解耦系统与环境模拟单元，实现复杂连续嵌入的快速缩放建模
摘要：连续溶剂模型在凝聚态材料模拟中越来越重要，能够在计算成本较低的情况下，描述湿润电化环境中的材料界面，相较于全原子模拟。然而，在平面波模拟包中实现这些模型仍存在一些挑战，特别是在模拟复杂和异质环境时。其中一个挑战是与大型异质环境相关的计算成本，在平面波模拟中对基组大小有直接影响，从而影响电子结构计算的成本。此外，周期性模拟单元不适合用于模拟嵌入在半无限介质中的系统，这在连续溶剂模型中经常出现。为了解决这些挑战，我们提出了一个双重单元形式，其中用于连续环境的模拟单元与用于量子力学系统的电子结构模拟单元解耦。这允许使用更大的模拟单元用于环境，而不会显著增加计算时间。在这项工作中，我们展示了双重单元形式如何作为非周期性和部分周期性系统的有效PBC校正方案。使用不同维数的代表性示例在真空和连续介电环境中测试了双重单元形式的准确性。对于所有的模拟设置，只要选择量子力学模拟单元完全适配系统的电子密度，都观察到快速收敛和良好的加速效果。
作者：Gabriel Medrano, Edan Bainglass, Oliviero Andreussi
论文ID：2303.02800
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-08-16