General Utility Lattice Program(GULP) là một bộ phần mềm mã nguồn mở mạnh mẽ cho mô phỏng nguyên tử. Nó có thể tính toán một loạt các mô hình điện tích lớn, thực hiện giảm thiểu năng lượng, tối ưu hóa hình học, mô phỏng động lực học phân tử (Molecular dynamics - MD) [131] và động lực học mạng tinh thể (Lattice dynamic) [132], [133].
GULP là một chương trình thực hiện một loạt các loại mô phỏng trên vật liệu sử dụng điều kiện biên của 0D (các phân tử và cụm), 1D (polymer), 2D (bề mặt, tấm và ranh giới hạt), hoặc 3D (các chất rắn chu kỳ). Trọng tâm là các giải pháp phân tích, thông qua việc sử dụng các động lực học mạng. Một loạt các trường lực có thể được sử dụng trong GULP bao gồm mô hình vỏ - lõi cho các vật liệu ion, cơ học phân tử cho các hệ thống hữu cơ, mô hình nguyên tử nhúng cho kim loại và thế năng REBO phản ứng cho hydrocarbons.
Trong luận án, phần mềm GULP được sử dụng chủ yếu để tối ưu hóa cấu trúc mô hình vỏ - lõi cho các khảo sát của về vật liệu sắt điện PbTiO3 ở kích thước nano mét.
Hình 1.25. Sơ đồ khối mô tả phương pháp mô phỏng sử dụng mô hình vỏ - lõi.
Nguyên lý đầu (first principles) Thông số mạng
Ngưỡng năng lượng 40 Ry Ngưỡng động năng mật độ điện tích 400 Ry Hàm thế năng tương tác .. uantum o Thông số mạng chuẩn Tọa độ nguyên tử chuẩn
Hằng số đàn hồi .
Độ phân cực Phiếm hàm mật độ DFT
(Density Functional Theory)
Xấp xỉ mật độ cục bộ LDA (Density Approximation) Động lực học mạng tinh thể (Lattice Dynamics) Thông số mạng Tọa độ nguyên tử Hàm thế năng tương tác .. G n al tilit Lattic og am G L Thông số mạng chuẩn Tọa độ nguyên tử chuẩn
Hằng số đàn hồi Các Module (Module khối K, Module cắt G, Module đàn hổi E)
Hệ số poisson .. Mô hình vỏ lõi
(Core Shell mode)
Tối ưu hóa Newton Raphson (Newton Raphson optimization algorithm)
Giải thuật cực tiểu BFGS (Broyden Fletcher