cpmd and CP2K 的一些比较 转载

by ChemiAndy

首先看相同点，它们都是以第一原理(DFT)计算为主的模拟软件。

CPMD是单纯的基于平面波的DFT+赝势方法。这种平面波基組的DFT与gauss软件中那种计算气相孤立分子的、以原子核为中心的球形电子轨道基函数 不同，平面波函数是在整个周期盒子空间扩展的，它不属于任何具体的原子。这种平面波特别适合处理周期性固体体系。类似的平面波DFT计算软件很多，像 VASP, Castep, ABINIT, Quantum-espresso等等。CPMD的一大特色是支持Car-Pariinello MD分子动力学，这也是它名称的由来。Car-Parinello的核心思想是把电子波函数作为动力学变量，文献中称on the fly，即电子随着原子核运动在飞。

平面波的缺点是难以有效处理内层电子，因为内层电子的节面多，需要很多平面波来处理，大大增加计算量，所以一般要用赝势，然而赝势并不总是很好。对于需要 考虑所有电子的情况（个别材料的电、磁、极化等性质），我们不能使用赝势，怎么办呢？cp2k提出了使用gauss基函数处理内层电子，用平面波基函数来 处理外层电子的GPW方法。这是与CPMD的最大不同。

对于分子动力学模拟的支持也有所不同。cp2k也支持分子动力学，但是不能做CPMD，它只支持BOMD，这种MD不让电子飞，而是每一步去优化整个波函 数来计算原子核受力，这叫沿着着绝热面演进，而CPMD是靠近绝热面飞翔。当然了，CPMD也支持BOMD，因为BOMD很简单每步都做SCF就行了。

此外，设计思路不同。cp2k一开始就被设计为支持从QM, MM到QM/MM，从MD到MC，从DFT到从头算等各种模拟计算方法的平台。包含若干模块。而CPMD的功能相对单一，不支持从头算，QM/MM也需要额外的软件和界面。