维洛克希姆:大规模的DFT计算的几何衍生品,直到第二顺序模拟的IR光谱
Josefine H Andersen1, Iulia Emilia Brumboiu2, Manuel Hodecker1
1Division of Theoretical Chemistry and Biology, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health, KTH Royal Institute of Technology, SE-100 44 Stockholm, Sweden.
一个新的软件工具有效地利用密度函数理论 (DFT) 计算分子振动. 这使得像蛋白质这样的大型系统的准确建模成为可能,这对于理解分子行为至关重要.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 理论化学 理论化学
- 分子光谱学 分子光谱学
背景情况:
- 对分子振动的准确建模对于解释光谱数据至关重要.
- 像Kohn-Sham密度函数理论 (DFT) 这样的第一原则方法为这些计算提供了强大的框架.
- 有效的软件实现对于解决大型和复杂的分子系统至关重要.
研究的目的:
- 介绍一个软件实现的分析几何导数到第二顺序的电子排斥整数.
- 为了使得使用DFT的振动光谱仪的建模.
- 为高性能计算环境开发一个多功能和高效的计算工具.
主要方法:
- 在VeloxChem程序中实施分析二级衍生品.
- 使用自动C ++代码生成以实现多功能性.
- 混合MPI/OpenMP并行实现高性能计算.
- 卸载Hessian计算瓶 (解决合-乱的Kohn-Sham方程) 到GPU加速的节点.
主要成果:
- 与SCF优化相比,梯度计算显示出有利的缩放和较低的计算成本.
- 赫森计算显示N^3.5与基础函数数量的缩放.
- 通过计算与分子力学水相结合的乌比奎 (1,152个原子) 的红外光谱,证明了大规模的应用.
- 模拟的胺I带与实验数据有很好的一致性.
结论:
- 提出的软件模块为第一原则振动光谱学提供了一种高效和多功能工具.
- 这种实现使得大型生物分子系统的准确建模成为可能.
- 计算效率和GPU加速为大规模的DFT计算提供了显著的优势.
更多相关视频
06:37Analyzing Melts and Fluids from Ab Initio Molecular Dynamics Simulations with the UMD Package
Published on: September 17, 2021
08:49Author Spotlight: Unveiling the Potential of VSFG Microscopy in Studying Mesoscopically Heterogeneous Self-Assembled Structures
Published on: December 1, 2023
相关概念视频
IR Spectroscopy: Hooke's Law Approximation of Molecular Vibration
According to Hooke's law, the vibrational frequency is directly proportional to...
Second Derivatives and Laplace Operator
Consider a scalar function. The curl of its...
¹H NMR: Interpreting Distorted and Overlapping Signals
As Δν decreases and the signals move closer, the doublets appear increasingly distorted. The intensities of the inner lines increase at the cost of those of the outer lines as the signals are...
UV–Vis Spectroscopy: Woodward–Fieser Rules
Discrete-time Fourier transform
One of the notable...
Discrete Fourier Transform
