CRYSTAL

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最新版本: 
14
评分: 
4

CrystalCrystal

简介  
CRYSTAL是研究晶态固体的最流行程序之一,并且是第一个公开发布的程序。第一个版本发布于1988年,接下来的三个版本是:CRYSTAL92,CRYSTAL95和CRYSTAL98。可下载运行于Linux的DEMO版(每个原胞限制为4个原子)。
CRYSTAL程序使用Hartree-Fock,密度泛函或各种混合近似方法,计算周期体系的电子结构。周期体系的Bloch函数作为原子中心Gaussian函数的线性组合展开。程序使用了强大的屏蔽技术研究实空间区域。代码可以用来研究分子,多聚物,表面和晶体的物理的、电的和磁的性质,使用全电子基组或者包含有效芯势的价基组进行限制性闭壳层,限制性开壳层,或者非限制性计算。可以自动操作空间对称性(230个空间群,80个层群,99个棒群,32个点群)。对分子提供点群对称性和平移对称性。输入工具可以从三维晶体结构产生平面层(二维体系),或者团簇(零维体系),格子的弹性畸变,或者创建有缺陷的超级晶胞。

功能   
1. 哈密顿量。Hartree-Fock理论:限制性和非限制性闭壳层,限制性开壳层;密度泛函理论:局域泛函和广义梯度泛函(交换:Slater LDA,von Barth-Hedin,Becke88,PW91 (PWGGA),PBE;相关:VWN,PW91 LSD,Perdew-Zunger 81,von Barth-Hedin,Lee-Yang-Parr,Perdew86,PW91 GGA,PBE),混合HF-DFT泛函(B3PW,B3LYP,用户自定义杂化泛函),基于数值求积分方案的数值网格,基于数值方案的密度拟合。
2. 能量导数。对核坐标的解析一阶导数,用于Hartree-Fock和密度泛函方法,全电子和有效芯势计算。
3. 计算类型。单点能计算;自动几何优化:修正的共轭梯度算法,晶胞固定几何优化,在优化过程中冻结原子。
4. 基组。Gaussian型基组:s,p,d型Gaussian函数,标准Pople基组(STO-nG n=2-6 (H-Xe),3-21G (H-Xe),6-21G (H-Ar);极化和弥散函数),用户自定义基组;赝势基组:Hay-Wadt大核和小核基组,用户自定义赝势基组。
5. 周期体系。周期:所有周期体系一起处理(3D晶体,使用230种空间群;2D膜层和表面,使用80种层群;1D聚合物,使用99种棒群;0D分子,使用32种点群);自动结构编辑(3D到2D,平行于所选晶体的表面;3D到1D,来自完整晶体的团簇;3D到0D,从分子晶体提取分子;3D到n3D,创建超级晶胞),多种结构操作(对称性简化;插入、替代、移动和删除原子)。
6. 波函特性与分析。能带结构;态密度:能带投影DOSS,AO投影DOSS;全电子电荷密度——自旋密度:密度图,Mulliken布居分析,密度解析导数;原子多极矩,电场;电场梯度;结构因子;Compton轮廓图;电子动量密度;静电势及其导数:量子的和经典的静电势及其导数,静电势图;Fermi接触;局域Wannier函数(Boys方法);介电特性:自发极化(Berry相),自发极化(局域Wannier函数),介电常数。
7. 增强的功能。新的内存管理系统能动态分配内存;代码完全并行化:HF和DFT方法的并行SCF和梯度,复制数据版(MPI),大规模(分布内存)并行版(MPI)。
8. Cerius2接口。图形界面接口支持结构编辑,远程执行,显示各种特性。
9. Crgraph 2003工具能够产生postscript格式的图形输出。

Crystal 06新增功能:
1. Г (k=0)点的振动频率和红外辐射强度。
2. 总能量相对于晶格参数的解析梯度。
3. 晶胞常数和原子位置的完全结构优化。
4. Gaussian基组扩展到f极化函数。

Crystal 09新增功能:
1. 通过耦合微扰的HF/KS方案计算静态极化率和介电张量。
2. 使用直接方法和通过Berry相近似的红外强度方法计算声子色散。
3. 过渡态搜索。
4. 常数压强下对晶格常数和原子位置进行结构优化。
5. 自动计算晶体的弹性张量。
6. 对态方程进行自动化的E-V计算。
7. 用于固体的新GGA泛函:PBEsol交换和关联,Wu-Cohen交换,Zhao-Truhlar的二阶展开GGA(SOGGA)交换,Wilson-Levy关联。
8. London型经验校正用于色散相互作用(Grimme方案)。
9. 从单层体系自动产生纳米管。
10.聚合物的螺旋对称性:一维棒群的最高转轴是6,而螺旋对称性目前支持48。
11.新的工具用于d-、f-部分占据原子的SCF初始猜测。
12.自动处理固体溶剂。
13.修改了电子动量密度分析和康普顿剖面的执行。

Crystal 14新增功能:
1. 密度泛函理论:meta-GGA,范围分离的杂化泛函(屏蔽库仑:HSE06,HSEsol;长程校正:LC-wPBE,LC-wPBEsol,wB97,wB97-X);Minnesota半局域和杂化泛函(M05系列:M05,M05-2X;M06系列:M06,M06-2X,M06-HF,M06-L);双杂化泛函(B2-PLYP,mPW2-PLYP,B2GP-PLYP)
2. 能量导数:关于电场直到四阶的解析导数;介电张量;(超)极化率
3. 计算类型:谐振频率(声子能带结构和DOS;原子位移参数和Debye-Waller因子;通过CPHF/CPKS解析求解IR和Raman强度;模拟反射率、IR和Raman光谱);晶体弹性张量(推广到1D和2D系统;计算定向振动波速;用Voigt-Reuss-Hill方案计算各向同性多晶的总弹性);能量/体积用于态方程(新的EoSs:Vinet,Poirer-Tarantola,和多项式;自动计算体积模量的压强依赖性);压电和光弹张量(用Berry相近似计算直接和逆压电效应;通过CPHF/CPKS方案计算弹光张量;光弹性质的电场频率依赖性);改进了模拟固体解的工具(产生组态;对选择的组态自动计算单点或结构优化的能量)
4. 基组:使用简化输入的内部基组库
5. 周期体系:具有任意对称操作个数的一维纳米管;结构编辑(2D到0D:从单层层状模型构造富勒烯结构;3D到1D,0D:从理想晶体构造纳米棒和纳米颗粒;2D到0D:从曲面构造Wulff多面体)
6. 波函分析和性质:包括Debye-Waller因子在内的动态结构因子;电子动量密度和Compton轮廓图(电子动量密度图;自动各向异性图;用Wannier函数进行分割);Mossbauer效应(各向同性效应和四极相互作用);介电性质(高阶静电极化率:二阶和三阶);TOPOND软件包完全整合到程序中,进行电子密度的拓扑分析。
7. 软件性能:完全并行化(较少的内存和更好的标度;并行版本的性质模块;新的IRREPs并行策略);寻找点群对称性
8. 接口:到串行版CRYSCOR的接口;到TOPOND的接口