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PASP铁性材料性质分析与模拟软件正式发布

时间:2023-06-15


       由向红军教授/龚新高院士团队十八年苦心孤诣,倾力研发的“PASP铁性材料性质分析与模拟软件”(简称PASP)于2023年6月15日正式发布了。

       PASP (Property analysis and simulation package for materials) 是一款独立完整、特色鲜明、自主研发的材料计算软件包,尤其擅长处理磁性、铁电性和多铁性(即同时包括多种铁性)体系,可用于计算模拟材料的基态、热力学和动力学性质,也可用于分析理解材料性质的微观机制。

       一方面铁磁和铁电材料已经在信息存储领域应用广泛,另一方面新型磁性、铁电和多铁性材料可能在下一代信息存储和处理领域扮演重要角色,因此对这些材料的研究至关重要。PASP可用于计算模拟这些材料的物理性质,理解其物理机制,并进一步设计和预言高性能材料,是研究这些材料的有效工具。

       PASP软件目前集成了诸多功能,例如对称性分析、有效哈密顿量方法、蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟、分子动力学模拟、自旋序诱导铁电极化的计算、紧束缚模型、全局结构搜索方法、线性自旋波方法等。通过将该程序包与VASP等第一性原理计算软件结合使用,可以方便地模拟研究材料(特别是磁性、铁电、多铁性材料)的多种物理性质(如磁转变温度、铁电极化、电滞回线等),以及从微观相互作用的角度研究多种物性的物理机制。

       目前PASP软件最常用的功能是一般性有效哈密顿量方法,其中主要涉及有效哈密顿量的构造(包括四态法和构造哈密顿量的机器学习方法)、蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟等模块。在磁性、铁电、多铁、电荷密度波等类型的材料中,涉及自旋、局域声子模式、晶格应变等自由度;在合金材料中,涉及元素种类的自由度;晶体材料中含有有机分子时,还可能涉及有机分子的取向、位移等自由度;此外还可以考虑电荷量、轨道序等自由度。
       除了有效哈密顿量方法外,PASP另一主要功能是全局结构搜索。全局结构搜索模块支持遗传算法等方法,可以处理结构自由度和自旋自由度。将PASP的全局结构搜索方法与第一性原理计算相结合,可以预测复杂系统的结构基态和基态量子序。
       PASP(包括之前的Latticemodel版本)已被国内外多个研究组采用,并在铁电、磁性研究等方面取得了重要进展。