【MS应用实例】达索系统CASTEP分享：CASTEP, 30 Years and More to Come

在这段代码背后有一种真正的历史感。CASTEP项目始于20世纪80年代末Mike Payne教授及其同事的开创性工作，最终在1992年将源代码公开分发给欧盟研究界。我非常荣幸能够参与剑桥大学最初的学术发展，领导BIOVIA前身分子模拟(MSI)的CASTEP商业化。这些年来，该代码已经更新了几次，它目前的成功得益于CASTEP开发人员组(CDG)几十年的努力工作。目前CASTEP功能的各个方面在数据表和CDG网站上都有介绍。

 

 

这些网站清楚地表明，自成立30年以来，CASTEP仍然提供一流的功能和性能组合。世界各地的科学家在研究中成功地使用CASTEP并不令人惊讶。在BIOVIA参考文献网站上的一项粗略统计显示，有16000多篇论文依赖于CASTEP的结果进行预测，解释观察结果，并理解潜在的物理过程。由于CDG为CASTEP的学术使用提供了免费的许可，用户基础继续扩大。

 

 

 

在即将到来的活动中，CDG成员将讨论CASTEP的最新发展，并分享使用CASTEP的最佳实践。英国约克大学物理系软件工程师研究员Phil Hasnip将主持CASTEP系列网络研讨会。他是开发和优化新方法的专家，在软件中高效地求解Kohn-Sham方程。Phil对使科学软件尽可能的可用、高效和可靠有着浓厚的兴趣。菲尔目前的科学兴趣包括使用CASTEP建模和设计热电材料，以有效地将废热转化为电能。他的演讲，加速现代计算机上的CASTEP，将专注于为不同计算机上的不同模拟获得最佳的CASTEP性能，从多核笔记本电脑到高性能计算设备。他将首先简要概述CASTEP及其功能、工作原理，以及CASTEP如何使用多个CPU和CPU核心来加速科学模拟。演讲将通过各种模拟演示CASTEP科学能力的多个方面。Phil将介绍为未来计算架构开发CASTEP的最新工作，包括改进的并行方法和GPU端口。

 

材料密度泛函研究的一个重要课题是密度泛函理论(DFT)近似的准确性，我们需要知道DFT引入了不确定性的系统，以及如何最好地利用现有的实现。这将是来自英国杜伦大学物理系Stewart Clark教授的第二届网络研讨会“带结构和器件性能的交换相关”的主题。多年来，Stewart的科学研究集中于先进的DFT方法的实施和应用，以解决半导体物理、磁性、光发射和量子计算材料方面的问题。Stewart将在密度泛函理论的背景下讨论交换与相关(XC)。各种类型的泛函将被描述包括局部密度和广义梯度近似，meta-GGAs，混合泛函，和DFT+U近似。Stewart将给出在CASTEP中使用它们的例子，以准确描述一些属性，包括带隙和肖特基势垒。他还将讨论不同方法的相对计算成本。CASTEP中已经提供了广泛的DFT选项，但总有更多的东西可以做，所以Stewart还将在CASTEP中展示未来的XC功能。

 

CASTEP功能列表中的一个特殊位置是计算固态核磁共振参数的能力。克里斯·皮卡德、乔纳森·耶茨和弗朗西斯科·毛里在20多年前开始了这个项目。我们有幸邀请到了Jonathan Yates, GIPAW最初的形式和实现的作者之一，来主持下一个网络研讨会，使用CASTEP预测和解释固态核磁共振光谱。乔纳森·耶茨教授就职于牛津大学材料系。他对发展解释实验光谱学的电子结构方法特别感兴趣。他负责CASTEP中的NMR和EELS功能。固体核磁共振是一种强大的原子尺度结构和动力学实验探针。CASTEP从第一原理预测固体核磁共振参数的能力为材料科学家解释实验光谱提供了一个有价值的工具。事实上，有人说，如果没有伴随的DFT计算，现在很难发表固态核磁共振实验结果。Jonathan将着眼于核磁共振参数的计算范围，并提供不同领域的应用实例，如制药研究和新型储能材料。

 

Stewart、Phil和Jonathan将加入到系列的最后一场网络研讨会中。这次网络研讨会将涵盖与某些材料和过程的建模相关的各种高级特性。主要的例子将来自各种不同的领域，如预测材料的振动特性和热力学，最好地使用各种方案来描述色散范德华相互作用，以及非共线磁性应用(例如，计算磁各向异性能量)。与其他网络研讨会一样，它将着重强调如何选择最佳计算参数的实用建议，以及各种可用方案的相对优点。

 

文章详情：

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