RESCU是一款仅仅用小型计算机就能研究超大体系的KS-DFT计算软件。 RESCU是Real space Electronic Structure CalcUlator (实空间电子结构计算程序)的缩写,它的核心是一种全新、极其强大、并行效率超高的KS-DFT自洽计算方法。
RESCU可以使用各类计算机资源,从笔记本电脑、桌面单机、到16核、64核、256核、到更大的超算、包括用GPU加速等等, 来计算包含一千、数千、上万、乃至更大体系的电子结构性质。RESCU是解决超大体系KS-DFT问题的里程碑式的新方法,正在被应用于金属、半导体、绝缘体、液体、DNA、1维、2维、3维、表面、分子、磁性、非磁性、杂质、固体等等不同系统的 KS-DFT计算。

|  理论计算和软件特点

• 利用数值化原子轨道(NAO )生成非常有效的初始希尔伯特子空间。

• 利用Chebyshev滤波,完全避免了在全希尔伯特空间求解本征值来精确求解KS-DFT的过程。

• 通过新颖的计算过程,将求解KS-DFT方程的O()度规大大改善。即使当电子数N达到数万,RESCU的计算度规也仅仅 为O()。

• 在256核的小型计算平台上,使用实空间离散格点基矢,计算超过8000个原子规模的体系;而若用NAO基矢,体系的规模升高至约15000个原子的别。在更大的计算机上,可以期待研究超大的系统。

• 当系统包含数万个电子时,RESCU采用全新的partial Rayleigh-Ritz算法保证了超高的计算效率。

• 计算精度:使用实空间离散格点基矢时与其他标准的平面波基矢KS-DFT软件在同一级别;用NAO基矢时与其他标准的 LCAO基矢KS-DFT软件在同一级别。

表中:

全希尔伯特空间为Nx × Ny × Nz,而RESCU经过Chebyshev滤波而找到的精确求解KS-DFT的子希尔伯特空间-Subspace , 要小得多,从而达到超高的求解效率。最后一列是达到最终收敛的总计算时间。

|  RESCU框架

|  特色功能

|  RESCU即将发布的功能

• 增加DFT+U功能

• 增加计算贝利曲率功能

• 完善DFPT功能

• 完善计算带点体系功能

• 开发Fortran版本

|  软件研发团队背景信息

• 加拿大麦吉尔大学郭鸿院士团队

• 鸿之微开发团队、服务团队

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经典应用

太阳能电池应用

1152原子体系HSE计算

Band engineering of GaSbN alloy for solar fuel applications


范德瓦尔兹异质结迁移率计算

18种不同hBN/-InSe/hBN结构,最大体系包含2212个原子

Calculated carrier mobility of h-BN/-InSe/h-BN van der Waals heterostructures

摩尔条纹对狄拉克电子的调控作用

二维平坦和三维波浪摩尔条纹,最大的体系包含12322个原子

Dirac electrons in Moiré superlattice: From two to three dimensions

摩尔条纹对双层扭转黑磷体系的迁移率的影响

不同堆叠方式和扭转角度的双层黑鱗体系,最大的体系包含8000个原子

Moiré impurities in twisted bilayer black phosphorus: Effects on the carrier mobility

具有表面增强拉曼光谱效果的石墨烯量子点制备和DFT分析

最大的体系包含1092个原子,所有计算在12核一体机完成

Raman enhancement on ultra-clean graphene quantum dots produced by

quasi-equilibrium plasma-enhanced chemical vapor deposition

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机器型号和报价见附件