DFTB介绍

DFTB是基于密度泛函理论的紧束缚方法（Density Functional based Tight binding method）。其融合了DFT的准确性和紧束缚方法(TB)的高效性，是一种近似DFT的方法。通过使用预先计算的参数、最小基组、仅考虑最近邻相互作用，用经验色散校正描述长程作用以及考虑三阶校正来处理带电体系等一系列近似方法，DFTB可以对数千原子体系进行模拟研究，为材料化工、催化、生物等领域中各种复杂体系以及过程的相关问题提供一种新的模拟方式。对于常规DFT计算遇到的一些花费大量计算资源和时间的问题，DFTB有其独特的优势，适合研究包括有机分子、半导体、团簇、纳米材料和生物大分子等结构体系。

作为一个介于DFT与MD之间的半经验方法，DFTB在计算精度上会比DFT略逊色，时间尺度上难以达到传统力场水平，但会比AIMD/DFT快2个数量级；对于参数依赖问题，DFTB在应用层也会有些受限，不过近年Grimme等人提出了GFN{0/1/2}-xTB系列方法，使得可参数化的元素支持到周期表86号元素，极大扩展了DFTB应用范围，也是未来非常值得期待的一种方法。

龙讯针对用户需求整合了DFTB方法，为PWmat用户提供开源软件DFTB+接口，优化参数输入，降低使用门槛，同时适配GPU硬件环境和目前少数性能优化，适合低成本研究一些常规DFT难以企及的大体系（数千原子）。对已经拥有PWmat license 的用户，DFTB是一项附加功能，免费使用。Mstation用户可以到官网下载Beta版本PWmat，或在文末找到下载链接，同时附上文档和例子下载链接，请参考查阅；Mcloud用户可以通过“module load pwmat-dftb/2024.01.31-cuda-11.6”命令加载使用。

DFTB使用方法

当前功能特点:

• 支持 PWmat前后处理格式和简化的参数接口

• 支持在 GPU 上进行密度矩阵构建和对角化矩阵的求解

应用案例

二茂铁在氢气气氛下的动力学模拟

DFTB应用于LiSi合金的模拟

DFTB应用于锐钛矿(101)表面水吸附模拟

对比测试数据

速度对比 ：以硅Si超胞为例，对比CPU/GPU情况下的计算性能

精度对比：不同EC分子DFT/DFTB的相对能量（E_molecule – E_ref）对比

下载地址及文档、案例请前往：https://www.pwmat.com/module-download（Module 75）