• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Wannier90-programmet blir community-kod i en stor ny release

    Jämförelse av Wannier-funktioner till följd av olika minimeringsscheman i galliumarsenid (större rosa sfärer är Ga-katjonatomer och gula sfärer är As anjoner). Kredit:Valerio Vitale @Imperial College London.

    Wannier-funktioner introducerades först av Gregory Wannier 1937 som ett alternativt sätt att beskriva det elektroniska grundtillståndet för periodiska system. De var kopplade till Bloch-orbitaler, standardmetoden för att beskriva dessa grundtillstånd, av familjer av transformationer i ett kontinuerligt utrymme av enhetliga matriser. Tyvärr, detta var kopplat till en stor grad av godtycke.

    1996, NCCR MARVEL regissör Nicola Marzari, sedan postdoc vid Rutgers University, och prof. David Vanderbilt, även på Rutgers, utvecklat en ny metod som gör det möjligt för forskare att iterativt omvandla de utökade Bloch-orbitalerna i en första principberäkning till en unik uppsättning "maximalt lokaliserade" Wannier-funktioner. Dessa lokaliserade ortogonala funktioner kan mycket exakt representera Bloch-egentillstånden i ett periodiskt system till en mycket låg beräkningskostnad, tack vare den minimala storleken på Wannier-bassetet. Dessutom, Wannier-funktioner kan användas för att analysera naturen av kemisk bindning, eller som en lokal sond av fenomen relaterade till elektrisk polarisation och orbital magnetisering. De kan också konstrueras och användas utanför kontexten av elektronisk strukturteori, till exempel i fall som inkluderar fononexcitationer, fotoniska kristaller, och optiska gitter med kall atom.

    Historien om kodens utveckling finns här. Det är anmärkningsvärt att redan för 20 år sedan ett samarbete med Prof. Alfonso Baldereschi och Dr. Michel Posternak, här på EPFL, var nyckeln till att göra koden verkligt agnostisk för all programvara med första principer, och därmed allmänt användbar och interoperabel. Dess användning och popularitet kan mätas av statistiken på tidningarna som beskriver antingen v1.0 eller v2.0, samlade omkring 500 artiklar publicerade bara under 2019.

    I sin Fortran90 inkarnation, Wannier90 har nu övergått från att vara utvecklad av en liten gemenskap av forskare till en modell där utvecklingen är gemenskapsdriven. Detta har uppnåtts främst genom att vara värd för källkoden och tillhörande utvecklingsinsatser på ett offentligt GitHub-förråd, genom att bygga en community av Wannier90-utvecklare engagerade och belönas av nya releaser och tillhörande tidningar, och underlätta personlig interaktion mellan individer genom communityworkshops, den senaste i San Sebastian 2016, som lade grunden för detta dokument.

    Tack vare denna övergång, 3.0-versionen av programmet innehåller flera nya funktioner och förbättringar som gör det mycket robust, effektiv och funktionsrik. Dessa inkluderar nya metoder för beräkning av WF och för generering av de initiala prognoserna; parallellisering och optimeringar; gränssnitt med nya koder, metoder och infrastrukturer; ny användarfunktionalitet; förbättrad dokumentation och olika buggfixar. Att utöka gruppen av utvecklare hade också en synlig effekt när det gäller den moderna programvaruteknik som har införts. De hjälper till att förbättra kodens robusthet och tillförlitlighet och underlättar dess underhåll av kärnan i Wannier90-utvecklargruppen samt dess långsiktiga hållbarhet.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com