第一原理分子動力学プログラム STATE Senri Wiki
開始行:
*STATE-Senri [#o8d6bfa0]
Simulation Tool for Atom TEchnology
#contents
**What [#t3758201]
STATE (Simulation Tool for Atom TEchnology)は密度汎関数法...
-電子状態の最適化
--Davidson法
--DIIS (Direct Inversion in Iterative subspace)法
-Projected density of state、バンド図(オプション)などの...
-構造最適化
--Quenched Molecular dynamics法
--GDIIS(Generalized Direct Inversion in Iterative Subspac...
-反応経路探索
--NEB(Nudged Elastic Band)法
-分子動力学
--NVE ensemble
--NVT ensemble (velocity-scaling,Nose-Hoover)
--Blue moon ensemble
-非局所ポテンシャルの実空間での取り扱い(King-Smith, et al.)
-Neugebauer+Schefflerによる電場(双極子)補正
k点はMonkhorst-Packまたは通常のガンマ点を含む一様なメッシ...
**Version [#q0ac0d80]
- 5.0.1~
吉田研で使われ出したSTATEの最初のバージョン。バンド並列の...
- 5.2.0~
k点並列が実装された最初のバージョン。Itanium2上でかなりテ...
- 5.3~
OpenMPとMPIのhybrid並列が可能になりました。
- 5.x.xa~
濱田バージョン。Lozzovoiらの方法によるCharged slabの計算...
- STATE_5.3.1~
Wu&CohenによるGGAを追加(experimental)。マイナーな変更が...
- STATE_5.3.3~
- STATE_5.3.5~
PBEsolの追加や数多くのバグ修正を含む。FFTW3への対応により...
ソースは以下にあります。
rafiki:~hamada/STATE/src/STATE_5.3.5
- STATE_5.3.6~
k点分解したPDOSやlayer resolved DOS (ALDOS)の出力などの機...
ESMバージョンは
rafiki:~hamada/STATE/src/STATE_5.3.6_ESM
です。ESMに関しては
通常版とESM版の統一バージョンは今後作成予定。
- STATE_5.3.8b~
van der Waals力の計算をインプリメント。S.GRIMME J.COMPUT....
- STATE_5.3.8c~
SX-9用に高速化。SX-9では従来機種よりメモリRWが演算速度に...
rmmのリストベクトルの削除が望まれる。
- STATE_5.3.9a~
CINEB:(Climbing Image NEB法)を実装。J.Chem.Phys. 113 9901...
(マシンにより動作不安定があるようだったが解消。(ISSP sy...
**Compilation [#k0b8c35c]
STATEはf90で書かれておりMPIを用いて並列化されています。最...
コンパイルにはfortran90コンパイラとMPIが必要です。
以下のプラットフォーム上で動作が確認されています。
- NEC SX-5、SX-7、Earth Simulator (SX-6)、SX-8
- Hitach SR8000、SR11000 (ISSP)
- Intel Pentium4、Itanium2
- AMD Opteron
バージョンによりコンパイルの方法(Makefile)が異なるので...
**How to [#ra14171b]
- [[Compilation>計算コードの使い方/STATE/Compilation]]
- Preparing pseudopotentials
- Your first calculation: [[CO molecule>計算コードの使い...
- Simplest crystal calculation: [[Si in diamond structure...
- Adsorbate on a metal surface
- [[Molecular dynamics>計算コードの使い方/STATE/Molecular...
- [[Dipole correction>計算コードの使い方/STATE/Dipole cor...
- Advanced calculation: Beyond LDA: [[TiO2 with LDA+U>計...
- Advanced calculation: chemical reaction: [[Nudged Elast...
- Advanced calculation: generating potential energy surfa...
- Submitting your job
-Postprocessing
-- Visualization
-- [[Analysis>#tee7f8dc]]
- [[ESM>ESM]]
- Charged system
- van der Waals correction~
input fileの最後に以下の指定を追加 &~のオプション同士は...
&VWD_CORRECTION~
GRIMME~
&END_VWD_CORRECTION~
確認~
SEMIEMPIRICAL CORRECTION FOR F STATE: 0 0.000~
VANDER WAALS CORRECTION OF S.GRIMME J.COMPUT.CHEM.26 1463~
が表示されることを確かめる。
** Analysis [#tee7f8dc]
-[[実空間での電荷密度/波動関数の表示>計算コードの使い方/...
-Atomic Orbital (AO) projected Density Of States (PDOS) (...
-[[AIM>計算コードの使い方/STATE/AIM]]
-[[Vibratinal analysis>計算コードの使い方/STATE/Vibration]]
-[[Crystal Orbital Overlap Population (COOP)>計算コードの...
-[[Band structure>計算コードの使い方/STATE/BandStructure]]
-[[K-resolved layer DOS (ALDOS_K) >計算コードの使い方/STA...
-[[k-resolved PDOS on to AO (COOP_K) >計算コードの使い方/...
-[[k-resolved AOLDOS on to AO (AOLDOS_K) >計算コードの使...
**Utilities [#oad6bc99]
- chkinpf: 入力ファイルをチェックしてXSF形式のファイルを...
最新版は1.3.2~
使用例: chkinpf nfinp_1
- state2*.pl, state2*.sh STATEの出力ファイルから構造やポ...
-- state2xsf.pl, state2axsf: XCrySDen形式の構造データ(xsf...
使用例: state2xsf.pl nfout_1 > nfout_1.xsf
-- state2xyz.pl, state2axyz: XMOL XYZ形式の構造データを取...
-- ChargeUtil: STATEで出力された電荷密度をXSFなどのフォー...
-- CubeUtil: Gaussian cube形式のファイルを操作するプログ...
-- state2pdos.pl: STATEで計算したPDOSを各原子ごとに取り出...
オリジナルのソースはstate_pdos.plです。機能を強化予定です。
得られた構造データはXCrySDenやVMDで可視化することが可能で...
スクリプト群は~
rafiki:~hamada/STATE/tools以下に置いてあります。~
(web上にこれらのツールをアップデートする予定)
-- chg2xsf_2d_3d: 濱田さんのchg2xsfに、少し機能を付け足し...
免責:これらのユーティリティの動作と、それらを使って得ら...
**Known issues [#rd4608ac]
- INIPOS=2またはINIVEL=2が動作しない(Intel、Opteronで問...
--reading_nhc.f90に問題あり。geofile.f90の中のサブルーチ...
SEC=TRIM(SEC)
という一文をコメントアウトすることで問題を回避することが...
- バージョン5.2(とそれ以降?、2005年にNECによってチュー...
- PDOSを計算するサブルーチンはバージョン5.2.0、5.3では並...
--バンド並列には対応(k点並列に対応していない)ので、k点...
- ガンマ点のみの計算(孤立分子、大規模系)ではPDOSの計算...
- Intel pentium4上ではコンパイラのバージョンによってはビ...
- Hitach SR上でバージョン5.3のk点並列に不具合が起こるよう...
(追記)SR上でバージョン5.3はk点並列されていない可能性が...
(追記2)この問題は5.3.0bで解決されました。
-- ICOND=9 (CHG_TOTAL)として出力した電荷密度の和が正しい...
この問題はcharge_renomalizeの修正が必要です。ICOND=9の時...
-- SX上で動作しているVersion 5.0.1の時間計測ルーチンは正...
-LDA+U
--k点並列ができていない(5.3.4で導入済み)
--Hellmann-Feynmant力がimplementされていない。Hubbard Uに...
**Tips [#y7ef2e44]
-Compiling issue
-- バージョン5.3のコンパイルがSX上でうまくいかない。dav.f...
-Running STATE
--Intel系のマシンでMPIのエラーにより異常終了することがあ...
-Misc
--[[format>計算コードの使い方/STATE/format]]
--[[fortran i/o>計算コードの使い方/STATE/io]]
**TODO [#n0da7ef6]
-Manual
--印刷可能版の作成
--英語版の作成
**Referene [#da871dae]
密度汎関数理論:
- P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, B864 (1964).
- W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
Ultrasoft pseudopotential法に関して:
- D. Vanderbilt, Phys. Rev. B41, 7892 (1990).
- A. Pasquarello, et al., Phys. Rev. Lett. 69, 1982 (1992).
- K. Lassonone, et al., Phys. Rev. B47, 10142 (1993).
STATEにimplementされているiterative diagonalizationの方法...
- G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B54, 11169 (19...
- G. Kresse and J. Furthmuller, Comp. Mat. Sci. 6. 15 (19...
と、ここで引用されている論文を読むと良いでしょう。
Kresse&Furthmuller論文で引用されていますが、Davidson法、D...
- E.R. Davidson, J. Comp. Phys. 17. 87 (1975).
- D. M. Wood and A. Zunger, J. Phys. A: Math. Gen. 18, 13...
非局所ポテンシャルの実空間での実装に関して:
-R. D. King-Smith, et al., Phys. Rev. B44, 13063 (1991).
k点サンプリングに関して:
- H. J. Monkhorst and J. D. Pack, Phys. Rev. B13, 5188 (1...
双極子補正
- J. Neugebauer and M. Scheffler, Phys. Rev. B 46, 16067 ...
- L. Bengtsson, Phys. Rev. B 59, 12301 (1999)
ESM法
- M. Otani, O. Sugino, Phys. Rev. B 73, 115407 (2006)
- I. Hamada, M. Otani, O. Sugino, Y. Morikawa (unpublished)
----
Revision
- 2010-09-26 (日) 10:00:00 K.Inagaki (CINEB, version 538,...
- 2008-09-05 (金) 12:11:18 I. Hamada (state_pdos.pl)
- 2006-12-19 (火) 12:49:07 I. Hamada (misc.)
- 2006-11-29 (水) 12:26:45 I. Hamada (analysis)
- 2006-08-25 (金) 19:30:10 N. Mitsuda (Vibrational analys...
- 2006-08-02 (水) 19:09:13 I. Hamada (News)
- 2006-07-28 (金) 13:38:36 S. Yanagisawa (pdos, not yet f...
- 2006-07-27 (木) 09:48:05 I. Hamada (incorrect descripti...
- 2006-06-21 (水) 11:31:21 I. Hamada (input example)
- 2006-06-20 (火) 10:05:10 I. Hamada
- 2006-06-19 (月) 17:22:53 I. Hamada (problem in ver. 5.3...
- 2006-06-08 (木) 15:32:43 I. Hamada
- 2006-06-06 (火) 10:24:40 I. Hamada
- 2006-06-02 (金) 21:02:36 I. Hamada
終了行:
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Simulation Tool for Atom TEchnology
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**What [#t3758201]
STATE (Simulation Tool for Atom TEchnology)は密度汎関数法...
-電子状態の最適化
--Davidson法
--DIIS (Direct Inversion in Iterative subspace)法
-Projected density of state、バンド図(オプション)などの...
-構造最適化
--Quenched Molecular dynamics法
--GDIIS(Generalized Direct Inversion in Iterative Subspac...
-反応経路探索
--NEB(Nudged Elastic Band)法
-分子動力学
--NVE ensemble
--NVT ensemble (velocity-scaling,Nose-Hoover)
--Blue moon ensemble
-非局所ポテンシャルの実空間での取り扱い(King-Smith, et al.)
-Neugebauer+Schefflerによる電場(双極子)補正
k点はMonkhorst-Packまたは通常のガンマ点を含む一様なメッシ...
**Version [#q0ac0d80]
- 5.0.1~
吉田研で使われ出したSTATEの最初のバージョン。バンド並列の...
- 5.2.0~
k点並列が実装された最初のバージョン。Itanium2上でかなりテ...
- 5.3~
OpenMPとMPIのhybrid並列が可能になりました。
- 5.x.xa~
濱田バージョン。Lozzovoiらの方法によるCharged slabの計算...
- STATE_5.3.1~
Wu&CohenによるGGAを追加(experimental)。マイナーな変更が...
- STATE_5.3.3~
- STATE_5.3.5~
PBEsolの追加や数多くのバグ修正を含む。FFTW3への対応により...
ソースは以下にあります。
rafiki:~hamada/STATE/src/STATE_5.3.5
- STATE_5.3.6~
k点分解したPDOSやlayer resolved DOS (ALDOS)の出力などの機...
ESMバージョンは
rafiki:~hamada/STATE/src/STATE_5.3.6_ESM
です。ESMに関しては
通常版とESM版の統一バージョンは今後作成予定。
- STATE_5.3.8b~
van der Waals力の計算をインプリメント。S.GRIMME J.COMPUT....
- STATE_5.3.8c~
SX-9用に高速化。SX-9では従来機種よりメモリRWが演算速度に...
rmmのリストベクトルの削除が望まれる。
- STATE_5.3.9a~
CINEB:(Climbing Image NEB法)を実装。J.Chem.Phys. 113 9901...
(マシンにより動作不安定があるようだったが解消。(ISSP sy...
**Compilation [#k0b8c35c]
STATEはf90で書かれておりMPIを用いて並列化されています。最...
コンパイルにはfortran90コンパイラとMPIが必要です。
以下のプラットフォーム上で動作が確認されています。
- NEC SX-5、SX-7、Earth Simulator (SX-6)、SX-8
- Hitach SR8000、SR11000 (ISSP)
- Intel Pentium4、Itanium2
- AMD Opteron
バージョンによりコンパイルの方法(Makefile)が異なるので...
**How to [#ra14171b]
- [[Compilation>計算コードの使い方/STATE/Compilation]]
- Preparing pseudopotentials
- Your first calculation: [[CO molecule>計算コードの使い...
- Simplest crystal calculation: [[Si in diamond structure...
- Adsorbate on a metal surface
- [[Molecular dynamics>計算コードの使い方/STATE/Molecular...
- [[Dipole correction>計算コードの使い方/STATE/Dipole cor...
- Advanced calculation: Beyond LDA: [[TiO2 with LDA+U>計...
- Advanced calculation: chemical reaction: [[Nudged Elast...
- Advanced calculation: generating potential energy surfa...
- Submitting your job
-Postprocessing
-- Visualization
-- [[Analysis>#tee7f8dc]]
- [[ESM>ESM]]
- Charged system
- van der Waals correction~
input fileの最後に以下の指定を追加 &~のオプション同士は...
&VWD_CORRECTION~
GRIMME~
&END_VWD_CORRECTION~
確認~
SEMIEMPIRICAL CORRECTION FOR F STATE: 0 0.000~
VANDER WAALS CORRECTION OF S.GRIMME J.COMPUT.CHEM.26 1463~
が表示されることを確かめる。
** Analysis [#tee7f8dc]
-[[実空間での電荷密度/波動関数の表示>計算コードの使い方/...
-Atomic Orbital (AO) projected Density Of States (PDOS) (...
-[[AIM>計算コードの使い方/STATE/AIM]]
-[[Vibratinal analysis>計算コードの使い方/STATE/Vibration]]
-[[Crystal Orbital Overlap Population (COOP)>計算コードの...
-[[Band structure>計算コードの使い方/STATE/BandStructure]]
-[[K-resolved layer DOS (ALDOS_K) >計算コードの使い方/STA...
-[[k-resolved PDOS on to AO (COOP_K) >計算コードの使い方/...
-[[k-resolved AOLDOS on to AO (AOLDOS_K) >計算コードの使...
**Utilities [#oad6bc99]
- chkinpf: 入力ファイルをチェックしてXSF形式のファイルを...
最新版は1.3.2~
使用例: chkinpf nfinp_1
- state2*.pl, state2*.sh STATEの出力ファイルから構造やポ...
-- state2xsf.pl, state2axsf: XCrySDen形式の構造データ(xsf...
使用例: state2xsf.pl nfout_1 > nfout_1.xsf
-- state2xyz.pl, state2axyz: XMOL XYZ形式の構造データを取...
-- ChargeUtil: STATEで出力された電荷密度をXSFなどのフォー...
-- CubeUtil: Gaussian cube形式のファイルを操作するプログ...
-- state2pdos.pl: STATEで計算したPDOSを各原子ごとに取り出...
オリジナルのソースはstate_pdos.plです。機能を強化予定です。
得られた構造データはXCrySDenやVMDで可視化することが可能で...
スクリプト群は~
rafiki:~hamada/STATE/tools以下に置いてあります。~
(web上にこれらのツールをアップデートする予定)
-- chg2xsf_2d_3d: 濱田さんのchg2xsfに、少し機能を付け足し...
免責:これらのユーティリティの動作と、それらを使って得ら...
**Known issues [#rd4608ac]
- INIPOS=2またはINIVEL=2が動作しない(Intel、Opteronで問...
--reading_nhc.f90に問題あり。geofile.f90の中のサブルーチ...
SEC=TRIM(SEC)
という一文をコメントアウトすることで問題を回避することが...
- バージョン5.2(とそれ以降?、2005年にNECによってチュー...
- PDOSを計算するサブルーチンはバージョン5.2.0、5.3では並...
--バンド並列には対応(k点並列に対応していない)ので、k点...
- ガンマ点のみの計算(孤立分子、大規模系)ではPDOSの計算...
- Intel pentium4上ではコンパイラのバージョンによってはビ...
- Hitach SR上でバージョン5.3のk点並列に不具合が起こるよう...
(追記)SR上でバージョン5.3はk点並列されていない可能性が...
(追記2)この問題は5.3.0bで解決されました。
-- ICOND=9 (CHG_TOTAL)として出力した電荷密度の和が正しい...
この問題はcharge_renomalizeの修正が必要です。ICOND=9の時...
-- SX上で動作しているVersion 5.0.1の時間計測ルーチンは正...
-LDA+U
--k点並列ができていない(5.3.4で導入済み)
--Hellmann-Feynmant力がimplementされていない。Hubbard Uに...
**Tips [#y7ef2e44]
-Compiling issue
-- バージョン5.3のコンパイルがSX上でうまくいかない。dav.f...
-Running STATE
--Intel系のマシンでMPIのエラーにより異常終了することがあ...
-Misc
--[[format>計算コードの使い方/STATE/format]]
--[[fortran i/o>計算コードの使い方/STATE/io]]
**TODO [#n0da7ef6]
-Manual
--印刷可能版の作成
--英語版の作成
**Referene [#da871dae]
密度汎関数理論:
- P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, B864 (1964).
- W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
Ultrasoft pseudopotential法に関して:
- D. Vanderbilt, Phys. Rev. B41, 7892 (1990).
- A. Pasquarello, et al., Phys. Rev. Lett. 69, 1982 (1992).
- K. Lassonone, et al., Phys. Rev. B47, 10142 (1993).
STATEにimplementされているiterative diagonalizationの方法...
- G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B54, 11169 (19...
- G. Kresse and J. Furthmuller, Comp. Mat. Sci. 6. 15 (19...
と、ここで引用されている論文を読むと良いでしょう。
Kresse&Furthmuller論文で引用されていますが、Davidson法、D...
- E.R. Davidson, J. Comp. Phys. 17. 87 (1975).
- D. M. Wood and A. Zunger, J. Phys. A: Math. Gen. 18, 13...
非局所ポテンシャルの実空間での実装に関して:
-R. D. King-Smith, et al., Phys. Rev. B44, 13063 (1991).
k点サンプリングに関して:
- H. J. Monkhorst and J. D. Pack, Phys. Rev. B13, 5188 (1...
双極子補正
- J. Neugebauer and M. Scheffler, Phys. Rev. B 46, 16067 ...
- L. Bengtsson, Phys. Rev. B 59, 12301 (1999)
ESM法
- M. Otani, O. Sugino, Phys. Rev. B 73, 115407 (2006)
- I. Hamada, M. Otani, O. Sugino, Y. Morikawa (unpublished)
----
Revision
- 2010-09-26 (日) 10:00:00 K.Inagaki (CINEB, version 538,...
- 2008-09-05 (金) 12:11:18 I. Hamada (state_pdos.pl)
- 2006-12-19 (火) 12:49:07 I. Hamada (misc.)
- 2006-11-29 (水) 12:26:45 I. Hamada (analysis)
- 2006-08-25 (金) 19:30:10 N. Mitsuda (Vibrational analys...
- 2006-08-02 (水) 19:09:13 I. Hamada (News)
- 2006-07-28 (金) 13:38:36 S. Yanagisawa (pdos, not yet f...
- 2006-07-27 (木) 09:48:05 I. Hamada (incorrect descripti...
- 2006-06-21 (水) 11:31:21 I. Hamada (input example)
- 2006-06-20 (火) 10:05:10 I. Hamada
- 2006-06-19 (月) 17:22:53 I. Hamada (problem in ver. 5.3...
- 2006-06-08 (木) 15:32:43 I. Hamada
- 2006-06-06 (火) 10:24:40 I. Hamada
- 2006-06-02 (金) 21:02:36 I. Hamada
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