Quantum ESPRESSO

Nesta seção:

Descrição
Versões Disponíveis
Carregando o Módulo
Submissão de Jobs Seriais
Submissão de Jobs MPI
Exemplo de Arquivo de Entrada (SCF)
Cálculo de Bandas
Cálculo de Propriedades Vibracionais
Otimização de Geometria
Job Array para Varredura de Parâmetros
Referências

Descrição 

De acordo com a página do Quantum ESPRESSO, é um pacote integrado de códigos computacionais open-source para cálculos de estrutura eletrônica e modelagem de materiais em escala nanométrica, baseado na teoria do funcional da densidade (DFT), ondas planas e pseudopotenciais.

Versões Disponíveis 

quantum-espresso/6.1 (default)
quantum-espresso/6.6
quantum-espresso/7.2
quantum-espresso/7.5/mpi
quantum-espresso/7.5/serial

Carregando o Módulo 

# Versão serial
module load quantum-espresso/7.5/serial

# Versão MPI
module load quantum-espresso/7.5/mpi

# Variáveis de ambiente
echo $PW_EXE   # Caminho para pw.x

Submissão de Jobs Seriais 

submit_qe_serial.sh

#!/bin/bash
#SBATCH -J qe_serial
#SBATCH -N 1
#SBATCH -n 1
#SBATCH -t 24:00:00
#SBATCH --mem=8G

export INPUT="si.scf.in"
export OUTPUT="si.scf.out"

module load quantum-espresso/7.5/serial

job-nanny pw.x -inp si.scf.in > si.scf.out

Submissão de Jobs MPI 

submit_qe_mpi.sh

#!/bin/bash
#SBATCH -J qe_mpi
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=28
#SBATCH -t 48:00:00
#SBATCH --mem-per-cpu=2G

export INPUT="si.bands.in"
export OUTPUT="si.bands.out"

module load quantum-espresso/7.5/mpi

job-nanny mpirun -np $SLURM_NTASKS pw.x -inp si.bands.in > si.bands.out

Exemplo de Arquivo de Entrada (SCF)

si.scf.in

&CONTROL
  calculation = 'scf'
  restart_mode = 'from_scratch'
  prefix = 'silicon'
  pseudo_dir = './pseudos'
  outdir = './tmp'
  tprnfor = .true.
  tstress = .true.
/

&SYSTEM
  ibrav = 2
  celldm(1) = 10.20
  nat = 2
  ntyp = 1
  ecutwfc = 30.0
  occupations = 'smearing'
  smearing = 'gaussian'
  degauss = 0.01
/

&ELECTRONS
  conv_thr = 1.0e-8
  mixing_beta = 0.7
/

ATOMIC_SPECIES
  Si  28.086  Si.pbe-n-rrkjus_psl.0.1.UPF

ATOMIC_POSITIONS (alat)
  Si  0.00  0.00  0.00
  Si  0.25  0.25  0.25

K_POINTS (automatic)
  8 8 8 0 0 0

Cálculo de Bandas 

submit_qe_bands.sh

#!/bin/bash
#SBATCH -J qe_bands
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=28
#SBATCH -t 36:00:00
#SBATCH --mem-per-cpu=2G

export INPUT="si.bands.in"
export OUTPUT="si.bands.out"

module load quantum-espresso/7.5/mpi

# Passo 1: Cálculo SCF
job-nanny mpirun -np $SLURM_NTASKS pw.x -inp si.scf.in > si.scf.out

# Passo 2: Cálculo de bandas
job-nanny mpirun -np $SLURM_NTASKS pw.x -inp si.bands.in > si.bands.out

# Passo 3: Pós-processamento
job-nanny bands.x -inp si.bands.in > si.bands.dat

si.bands.in

&CONTROL
  calculation = 'bands'
  restart_mode = 'restart'
  prefix = 'silicon'
  pseudo_dir = './pseudos'
  outdir = './tmp'
/

&SYSTEM
  ibrav = 2
  celldm(1) = 10.20
  nat = 2
  ntyp = 1
  ecutwfc = 30.0
/

&ELECTRONS
  conv_thr = 1.0e-8
/

ATOMIC_SPECIES
  Si  28.086  Si.pbe-n-rrkjus_psl.0.1.UPF

ATOMIC_POSITIONS (alat)
  Si  0.00  0.00  0.00
  Si  0.25  0.25  0.25

K_POINTS (tpiba_b)
  8
  gamma 20
  L 20
  gamma 30
  X 20
  W 20
  L 20
  K 20
  gamma 20

Cálculo de Propriedades Vibracionais 

submit_qe_ph.sh

#!/bin/bash
#SBATCH -J qe_ph
#SBATCH -N 4
#SBATCH --ntasks-per-node=28
#SBATCH -t 72:00:00
#SBATCH --mem-per-cpu=2G

export INPUT="si.ph.in"
export OUTPUT="si.ph.out"

module load quantum-espresso/7.5/mpi

# Passo 1: Cálculo SCF (se não feito)
# mpirun -np $SLURM_NTASKS pw.x -inp si.scf.in > si.scf.out

# Passo 2: Cálculo de fônons
job-nanny mpirun -np $SLURM_NTASKS ph.x -inp si.ph.in > si.ph.out

# Passo 3: Pós-processamento (dynamat)
job-nanny dynmat.x -inp si.dynmat.in > si.dynmat.out

si.ph.in

&INPUTPH
  tr2_ph = 1.0e-14
  prefix = 'silicon'
  outdir = './tmp'
  fildyn = 'si.dyn'
  ldisp = .true.
  nq1 = 4, nq2 = 4, nq3 = 4
/

Otimização de Geometria 

submit_qe_vc-relax.sh

#!/bin/bash
#SBATCH -J qe_vcrelax
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=28
#SBATCH -t 48:00:00
#SBATCH --mem-per-cpu=2G

export INPUT="si.vcrelax.in"
export OUTPUT="si.vcrelax.out"

module load quantum-espresso/7.5/mpi

job-nanny mpirun -np $SLURM_NTASKS pw.x -inp si.vcrelax.in > si.vcrelax.out

si.vcrelax.in

&CONTROL
  calculation = 'vc-relax'
  restart_mode = 'from_scratch'
  prefix = 'silicon'
  pseudo_dir = './pseudos'
  outdir = './tmp'
  tprnfor = .true.
  tstress = .true.
/

&SYSTEM
  ibrav = 2
  celldm(1) = 10.20
  nat = 2
  ntyp = 1
  ecutwfc = 30.0
  occupations = 'smearing'
  smearing = 'gaussian'
  degauss = 0.01
/

&ELECTRONS
  conv_thr = 1.0e-8
  mixing_beta = 0.7
/

&IONS
  ion_dynamics = 'bfgs'
/

&CELL
  cell_dynamics = 'bfgs'
  press = 0.0
/

ATOMIC_SPECIES
  Si  28.086  Si.pbe-n-rrkjus_psl.0.1.UPF

ATOMIC_POSITIONS (alat)
  Si  0.00  0.00  0.00
  Si  0.25  0.25  0.25

K_POINTS (automatic)
  8 8 8 0 0 0

Job Array para Varredura de Parâmetros 

submit_qe_array.sh

#!/bin/bash
#SBATCH -J qe_array
#SBATCH --array=1-5
#SBATCH -N 2
#SBATCH --ntasks-per-node=28
#SBATCH -t 24:00:00
#SBATCH --mem-per-cpu=2G

ECUT_VALUES=(20 25 30 35 40)
ECUT=${ECUT_VALUES[$SLURM_ARRAY_TASK_ID-1]}

export INPUT="template.scf.in"
export OUTPUT="ecut_${ECUT}/"

module load quantum-espresso/7.5/mpi

mkdir -p ecut_${ECUT}
cd ecut_${ECUT}

# Modificar ecutwfc no arquivo de entrada
sed "s/ecutwfc = .*/ecutwfc = $ECUT/" ../template.scf.in > si.scf.in

job-nanny mpirun -np $SLURM_NTASKS pw.x -inp si.scf.in > si.scf.out

# Extrair energia total
grep "!" si.scf.out | awk '{print $5}' > energy.txt

Referências 

Documentação: https://www.quantum-espresso.org/documentation/
Tutoriais: https://www.quantum-espresso.org/tutorials/
Input: https://www.quantum-espresso.org/input-file-description/

Ver também

CP2K - Alternativa para DFT
Siesta - DFT com bases localizadas
VASP - DFT com ondas planas
Processando Simulações - Como submeter jobs