1.7 Phần mềm được sử dụng mơ phỏng
Các gói phần mềm chính được sử dụng trong nghiên cứu này.
1.7.1 Phần mềm Quantum espresso (QE)
Quantum ESPRESSO (QE) là bộ phần mềm mã nguồn mở cho tính tốn cấu trúc điện tử, mơ phỏng và tối ưu hóa vật liệu ở cấp độ nano, là phần mềm tích hợp cho mô
phỏng nguyên lý đầu sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT), thiết lập sóng phẳng
và giả ngẫu nhiên (Pseudopotentials - PP). [129], [130].
QE là một phần mềm mã hố các phương trình vật lý của DFT thành các thuật tốn
mà máy tính có thể hiểu được (thường viết bởi ngơn ngữ Fortran). Nó là một trong
những phần mềm nổi tiếng trong lĩnh vực này. Trong luận án, phần mềm QE được sử
dụng để xác định các thuộc tính của PbTiO3 ở cấu trúc khối bằng tính tốn ngun lý
đầu. Theo thống kê của Google Scholar thì năm 2019 có hơn 8000 bài báo sử dụng QE, và bài báo gốc của QE có hơn 10000 lượt trích dẫn. Tác giả cũng có hơn 1 bài
báo sử dụng phần mềm này. Sơ đồ mơ tả ngun lý tính tốn sử dụng phương pháp
nguyên lý đầu được trình bày trên hình 1.24.
O Ti Pb P aT cT aT z x y
Hình 1.24. Sơ đồ khối mơ tảphương pháp mơ phỏng bằng tính tốn Nguyên lý đầu.
1.7.2 Phần mềm General Utility Lattice Program (GULP)
General Utility Lattice Program (GULP) là một bộ phần mềm mã nguồn mở mạnh
mẽ cho mơ phỏng ngun tử. Nó có thể tính tốn một loạt các mơ hình điện tích lớn, thực hiện giảm thiểu năng lượng, tối ưu hóa hình học, mơ 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 tửvà 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,
thơng qua việc sử dụng các động lực học mạng. Một loạt các trường lực có thể được
sử dụng trong GULP bao gồm mơ hình vỏ - lõi cho các vật liệu ion, cơ học phân tử
cho các hệ thống hữu cơ, mơ hình ngun 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 mơ
hình vỏ - lõi cho các khảo sát của về vật liệu sắt điện PbTiO3 ởkích thước nano mét.