WIEN2k 是由 TU Vienna(维也纳工业大学)Institute of Materials Chemistry 提供的固体电子结构计算程序包,使用密度泛函理论(DFT)计算固体的电子结构。它基于全势线性化增强平面波与局域轨道方法,即 full-potential (linearized) augmented plane-wave + local orbitals((L)APW+lo),官网将其描述为用于能带结构计算的高精度方法之一。WIEN2k 采用全电子方案,并包含相对论效应,围绕固体结构定义、自洽场计算和性质计算组织工作流程。官网当前列出的版本为 WIEN2k_24,于 2024 年 8 月 5 日发布。
核心功能
固体电子结构计算
WIEN2k 的主要用途是使用密度泛函理论对固体执行电子结构计算。程序包面向固体的能带结构计算,并采用全势(linearized)增强平面波加局域轨道方法。该方法是官网列出的主要计算基础,具体计算结果和可执行任务由程序包中的多个程序共同完成。
全势与全电子计算
程序包基于 full-potential (L)APW+lo 方法,并采用 all-electron scheme。官网同时明确说明 WIEN2k 包含 relativistic effects,因此计算方案不仅围绕价电子近似展开,也将相对论效应纳入程序能力描述中。
结构定义与初始化
使用 WIEN2k 时,可以先定义计算结构。结构定义阶段支持 CIF 文件导入、空间群支持和对称性检测;随后通过 initialize 执行半自动的引导式输入生成,为后续计算准备输入内容。
自洽场循环与原子位置优化
程序包提供 run scf-cycle 任务,可执行自洽场循环。官网说明该任务既可以在不优化原子位置的情况下运行,也可以同时对原子位置进行优化,因此结构计算流程中包含自洽场计算及可选的原子位置优化步骤。
性质计算
完成相应计算后,WIEN2k 可以继续执行性质计算。官网将“Calculate some properties”列为主要任务,并说明这些任务可在 w2web 的“Guided Tasks”中完成;具体可计算的性质取决于程序包提供的任务和输入设置。
使用方式
WIEN2k 由许多相互独立的 Fortran90 程序组成,并通过 C-shell 脚本连接这些程序。用户可以使用任意网页浏览器运行 WIEN2k,并通过 w2web 界面完成相关任务;有经验的用户也可以从命令行运行。官网还列出了 CIF 文件导入、结构初始化、自洽场循环和性质计算等流程,但正文没有说明是否需要注册、自备模型密钥或提供 API。
适用人群与场景
从官网列出的功能看,WIEN2k 面向需要进行固体电子结构计算的研究者,可用于基于 DFT 的固体能带结构计算。需要从 CIF 文件建立结构、使用空间群和对称性信息的用户,可以使用结构定义与初始化流程。需要运行自洽场循环或同时优化原子位置的用户,可以使用对应任务。有经验的用户还可以绕过 w2web,从命令行运行程序;官网举办的年度 WIEN2k workshop 则面向新用户和有经验用户提供代码学习与实践培训。
注意事项
WIEN2k 的程序包由多个 Fortran90 程序和 C-shell 脚本组成,命令行运行方式更适合有经验的用户。官网当前版本为 WIEN2k_24,并建议从 WIEN2k_23 或更早版本升级的用户进行升级。正文提供了 Order info 入口,但没有给出具体价格、免费额度或授权条款。