Компьютерные программы для расчета структуры

[Yurii]

...

Не все жируют, как в Москве. Думаю, что SecretSun обратился за помощью сюда не от хорошей жизни.

[amge]

нужен совет по выбору программ(ы) (бесплатной):
Расчёты 3D-периодических систем - оптимизация геометрии, частоты.

У меня есть опыт использования MOPAC2009 для этого. Полуэмпирика поначалу показалась мне подходящей, т.к. системы здоровые (под сотню не-водородов) и тяжелых атомов не было (одни p-элементы). На сайте MOPAC2009 его умение считать периодические системы усиленно рекламируется. Но не верьте рекламе! У них там приведена большая куча примеров, слева X-ray, справа расчет, типа глядите, как похожи! И в самом деле похожи. Но только градиент оптимизации геометрии там везде был задан GNORM=5, о то и все 20. Так, чуток подправить РСА-геометрию и все. А если задать нормальный (т.е. 0.5 или 0.05) GNORM, то энергия уменьшается еще на несколько десятков ккал и структуры искажаются до полного безобразия, вроде того что протон отрывается от молекулы и улетает куда-то вдаль.

В общем, в 3D-возможностях MOPAC2009 я полностью разочаровался. Зато для молекулярных кристаллов задача вполне решаема тупо в лоб. Задаешь побольше элементарных ячеек и считаешь. И ничего, что тысяча атомов, полуэмпирика же. На краях этого кластера получаются искажения, но в центре -- все симпатично и очень даже похоже на эксперимент.

[Himera]

Если ограничиваться бесплатными, то ключевые названия (для DFT) -- SIESTA, ABINIT, Quantum Espresso, CPMD. Ни с одной из них я систематически не работал, поэтому придёт Darth Vasya и скажет больше. Во всех четырёх случаях впечатление от поверхностного знакомства было положительным. Интерфейс средней доступности, т.е. нужно править руками входные файлы, но в мануале чётко прописано что к чему. С компиляцией для одного процессора проблем не было, распараллеливать я не пробовал. Разумеется, программы не полностью идентичны друг другу, и выбор отчасти определяется характером систем, которые Вы хотите считать.

В плане двумерных систем Вас, по-видимому, интересует расчёт молекул, адсорбированных на поверхности. В этом случае обычно берётся slab, и задача сводится к трёхмерной. Для поиска переходного состояния нужна специальная процедура, которая есть не во всех программах.

[Yurii]

структуры искажаются до полного безобразия, вроде того что протон отрывается от молекулы и улетает куда-то вдаль.

И для PM6?

[amge]

И для PM6?

Именно для PM6. Для своих систем я выяснил, что PM6 сильно переоценивает водородные связи, RM1 показал себя гораздо лучше (но параметризованных элементов в RM1 очень мало, так что много для чего не сгодится).

[Yurii]

И для PM6?

Именно для PM6. Для своих систем я выяснил, что PM6 сильно переоценивает водородные связи, RM1 показал себя гораздо лучше (но параметризованных элементов в RM1 очень мало, так что много для чего не сгодится).

А если в растворитель загрузить?

[Darth Vasya]

[ простите, артефакт ]

[Darth Vasya]

придёт Darth Vasya и скажет больше.

ОК, с радостью поделюсь опытом
Что касается DFT:
Для кристаллов со сравнительно небольшим количеством атомов в ячейке хороши ABINIT или VASP ("industry standard" в ФТТ, правда, он платный). Для больших параллельных расчётов, вероятно, лучше подойдёт PWSCF (ESPRESSO). Для адсорбции на поверхностях очень порекомендовал бы SIESTA: дёшево и чрезвычайно сердито, т.к. в последней версии есть vdW-DF - для адсорбции просто must!

Во всех этих программах инпут нужно править в текстовом редакторе, причём долго. Это важное преимущество по сравнению с гауссианом, т.к. естественным образом приходится разбираться, что делаешь, иначе ничего не работает. Всё отлично собирается и работает в параллельном режиме с MPI.

Упомянутое CPMD для расчётов зонной структуры твёрдых тел подходит слабо, оно больше на молекулярную динамику ориентировано, т.е. в первую очередь жидкости.

Не уверен, что автору что-то из сказанного поможет: судя по формулировке вопроса про "рассчитывать особенности структуры", с наскоку взять да рассчитать не получится. Ничего личного, просто это действительно такое дело, которое требует серьёзного погружения в теоретические и в вычислительные вопросы. Если результат нужен быстро (скажем, в течение 2010 года), то наилучшим вариантом было бы найти коллабораторов. Если увлечение расчётами планируется всерьёз и надолго, я бы рекомендовал взять ABINIT, к нему прилагается неплохой New User's Guide и много хорошо написанных туториалов по самым разным вопросам. Разобраться с ABINIT'ом, по всем вопросам заглядывая в хороший современный учебник на английском языке, а там уже в зависимости от стоящей задачи подбирать пакет.

Вообще, самый главный вопрос - а вы планируете рассчитывать особенности структуры по каким именно входным данным?

[Darth Vasya]

Ага, вот, надо мне быть внимательнее

занимаюсь неорг. синтезом и для некоторых нужных мне соединений отсутствуют данные в базе JCPDS и тут возникают сложности.

В таком случае настоятельно вам рекомендую найти коллабораторов - вероятно, самому погружаться в дебри расчётной работы вам не особо захочется.

1) В некоторых статьях (чаще всего китайских) приведены откровенно "неправдоподобные" дифрактограммы. Например, соединениям близким по хим. составу приписывается изоструктурность, хотя это не так. И для соединения А приведена дифрактограмма совершенного другого вещества другой структуры!!! И возникают сложности с идентификацией соединений по дифрактограммам.
2) В базе JCPDS есть данные о низкотемпературной модификации и абсолютно отсутствуют данные о структуре высокотемпературной модификации... та же проблема.

1) Индийский профессор проходит собеседование на позицию в американском университете:
"Я публикую результаты научной работы со скоростью 70 статей в год." (В сторону: "Такая фигня получается...")

Вообще, если я правильно понял, то известна структура одного вещества, а её приписывают другому, и есть подозрение, что необоснованно. Тогда можно, по крайней мере, подставить брутто-формулу одного в структуру первого и проверить на нестабильность (делается легко). Если проверку проходит, проверить на метастабильность (делается сложнее). В целом, задача решаемая.

2) В принципе, аналогично, с помощью молекулярной динамики/метадинамики/configurational bias Monte Carlo. CPMD подойдёт, например.

Мне хотелось бы иметь возможность:
1) зная хим. состав (пусть ориентировочно) определить структуру соединения и построить теор. дифрактограмму;
2) рассчитать параметры а, b, c, углы и межатомные расстояния.

Наша группа изучает 4f-5d-люминесценцию лантанидов (в качестве микропримесей) в неорг. кристаллах и поэтому мне также важно знать микроструктуру центра свечения.

По составу (тем более - "ориентировочному"!) никто вам ничего не сосчитает. Начальное приближение к структуре в любом случае придётся задавать руками из каких-то своих соображений, а там смотреть, что из него получается.

Наконец, лантаниды, насколько я понимаю, вообще отдельная опера, с ними всё непросто в плане методов, насколько я понимаю...

Короче говоря, вторые две задачи - для закалённых людей, так что вам потребуется не только программа, но и закаляться

[amge]

А если в растворитель загрузить?

Не понял... При чем здесь растворитель? речь идет о кристаллах.