斯巴克

SPARC:精确有效的有限差分公式和密度泛函理论的并行实现:孤立的团簇。作为SPARC(abinitio-Real-space计算模拟包)的第一个组成部分,我们提出了一个精确有效的孤立团簇密度泛函理论(DFT)的有限差分格式和并行实现。具体地说,利用静电学的局部重构,切比雪夫多项式滤波自洽场迭代,以及力的非局部分量的重新计算,我们开发了一个使用有限差分表示的框架,使得能量和原子力的有效评估能够在DFT的期望精度之内。通过选取由多种单元组成的算例,我们证明了SPARC在能量和力方面都能以指数形式收敛;能量和网格尺寸对参考平面波的系统收敛速度相当高;与能量一致的力,都没有任何明显的“蛋盒子”效应;精确的基态性质,包括平衡几何和振动光谱。此外,对于包含多达数千个电子的系统,SPARC显示出弱和强的并行缩放行为,类似于完善和优化的平面波实现,但预因子显著减少。总的来说,SPARC代表了一个有吸引力的替代平面波代码,用于孤立星团的实际DFT模拟。

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