octopus是什么意思？从零开始学Octopus

大家好,今天小编来为大家解答以下的问题，关于octopus是什么意思，从零开始学Octopus这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

Octopus是密度泛函理论（density-functionaltheory，DFT）和含时密度泛函理论（time-dependentdensityfunctionaltheory，TDDFT）的一个免费（但很专业）的软件包。

Octopus是一个赝势（pseudopotential）实空间（real-space）的软件包，旨在模拟处于含时电磁场作用下的一维、二维和三维有限系统的电子-离子动力学过程。该软件基于Kohn-Sham框架的含时密度泛函理论（TDDFT）。所有物理量都在实空间的规则网格下展开，并开展实时（realtime）模拟。软件已被成功应用于多种物理系统的线性及非线性吸收谱（absorptionspectra）、谐振谱（harmonicspectra）、激光诱导分裂（laserinducedfragmentation）等等过程。关于DFT和TDDFT的基本原理可参考专业的TDDFT书籍，在此不再介绍。

实空间方法的优点是整个模拟过程简单直观。首先，诸如密度或波函数等物理量在实空间中可视化非常简单。进一步，该方法在1-，2-或3-维系统及不同边界条件下也相当易于进行数值实现。例如，我们不需要超胞（super-cell）也可研究有限体系、分子或团簇，只须简单地将距体系足够远处表面的波函数设置为零。同样地，在施加了合适的周期性边界条件后，有限体系、聚合物或体相材料（bulkmaterial）也能被加以研究。另外，在实空间方法下只有一个收敛参数——网格步长（grid-spacing），通过减小网格步长通常能有效改善计算结果。

不幸的是，实空间方法有一些缺点。例如，大多数实空间方法的实现不是变分的（variational），即我们可能找到一个低于真实能量的总能量，且如果我们减小网格间距能量实际上可以增加。此外，网格会中断平移对称性，并且还可以破坏系统可能具有的其他对称性，导致人为地消除了部分简并，或在光谱中出现杂散峰等。当然，所有这些问题都可以通过减少网格间距来最小化。

Octopus基于一个由GeorgeF.Bertsch和K.Yabana编写的用于团簇的定核（fixed-nucleus）实时动力学模拟的代码，以及一个由A.Rubio,X.Blase和S.G.Louie编写的实空间平面波（plane-wave）凝聚态（condensedmatter）代码。该代码后来被G.F.Bertsch，J.I.Iwata，A.Rubio和K.Yabana扩展到周期性系统。同时，对原始的团簇代码进行了重大重写，以处理绝大多数有限系统，并被命名为tddft。

这个版本被A.Castro（当时是A.Rubio的博士生）增强和美化，产生了相当冗长的15，000行Fortran90/77代码。2000年，M.Marques作为博士后加入了位于巴利亚多利德（Valladolid）的A.Rubio小组。由于必需在工作中使用tddft，并且认为自己可以比前辈们更好地构建代码，他与A.Castro一起开始对代码进行重大重写，完成了tddft的0.2版本。但是事情仍然不完美：由于他们对Fortran90的经验有限，并且由于这种语言本身的不足，代码的几个部分仍然显得笨拙臃肿。此外，在一个酒精之夜产生了将这个已经接近20，000行的代码进行GNU通用公共许可（GPL）授权的想法。因此，经过几周的疯狂编码后，Octopus诞生了。

经过多年的发展，现在Octupus的版本已经到了12.2。

用于基态计算的密度泛函理论（DFT）

LDA、GGA、Meta-GGA和OEP函数可通过libxc获得

用于处理响应的含时密度泛函（TDDFT）

通过时间传播：静态极化率、吸收光谱（单重态、三重态）

Sternheimer（频率相关）线性响应：

静态和动态电极化率（含共振响应）

静态和动态电第一超极化率（hyperpolarizabilities）（含共振响应）

静态磁化率（magneticsusceptibilities）

具有共线和非共线（noncollinear）的自旋动力学

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