WIEN2k

El paquete WIEN2k es un programa informático escrito en Fortran que realiza cálculos de mecánica cuántica en sólidos periódicos . Utiliza el conjunto de bases de ondas planas aumentadas y orbitales locales de potencial completo (linealizado) [FP-(L)APW+lo] para resolver las ecuaciones de Kohn-Sham de la teoría del funcional de la densidad .

WIEN2k fue desarrollado originalmente por Peter Blaha y Karlheinz Schwarz del Instituto de Química de Materiales de la Universidad Tecnológica de Viena . La primera versión pública del código se publicó en 1990. ^{[ 4 ]} Posteriormente, se publicaron WIEN93, WIEN97 y WIEN2k. ^{[ 5 ]} La última versión, WIEN2k_24.1, se publicó en agosto de 2024. ^{[ 6 ]} Ha sido licenciada por más de 3400 grupos de usuarios y cuenta con aproximadamente 16 000 citas en Google Scholar (Blaha WIEN2k).

WIEN2k utiliza la teoría del funcional de la densidad para calcular la estructura electrónica de un sólido. Se basa en el método más preciso para el cálculo de la estructura de enlaces: el método de ondas planas aumentadas (LAPW) de energía potencial completa (lineal) + órbita local (lo). WIEN2k emplea una solución totalmente electrónica, incluyendo términos relativistas.

WIEN2k funciona con redes tanto centrosimétricas como no centrosimétricas, con 230 grupos espaciales integrados. Admite una variedad de funcionales, incluyendo la aproximación de densidad local (LDA), muchas aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) diferentes, modelos de Hubbard , híbridos en el sitio, meta-GGA e híbridos completos, y también puede incluir acoplamiento espín-órbita y términos de Van der Waals . Puede utilizarse para la optimización de estructuras, tanto de las dimensiones de la celda unitaria como de las posiciones atómicas internas. Para esto último se utiliza una iteración de punto fijo adaptativa que resuelve simultáneamente las posiciones atómicas y la densidad electrónica. ^{[ 7 ]} El código admite la paralelización tanto OpenMP como MPI , que pueden utilizarse de forma eficiente en combinación. También admite la paralelización mediante la distribución de partes de los cálculos a diferentes ordenadores.

Se pueden calcular diversas propiedades utilizando las densidades, muchas de ellas en paquetes que han sido aportados por los usuarios a lo largo de los años. WIEN2K se puede utilizar para calcular:

• Densidad de estados
• Densidad electrónica y de espín
• Cargas de Bader y puntos críticos
• Funciones de Wannier ^{[ 8 ]}
• Energías totales y diferencias de energía
• Superficies de Fermi
• Propiedades ópticas ^{[ 9 ]}
• factores de estructura de rayos X
• Fuerzas atómicas, a partir de las cuales se pueden extraer propiedades elásticas y de fonones.
• gradientes de campo eléctrico
• Espectros de resonancia magnética nuclear ^{[ 10 ]}
• Espectros de emisión y absorción de rayos X ^{[ 11 ]}
• Espectros de pérdida de energía de electrones ^{[ 12 ]}
• Fase de Berry y propiedades topológicas relacionadas. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

• Lista de software de química cuántica y física del estado sólido

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