CALYPSO: 晶体结构预测软件包

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CALYPSO(Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimization)是基于粒子群优化算法的晶体结构预测程序,只根据材料的化学配比和给定的外界条件(如压力和温度),就可以寻找体系的基态及亚稳态结构,进而可以开展材料的结构确定,并进行有效的功能材料(如超导,超硬材料等)设计研究。CALYPSO软件包受中国版权局的保护,注册号是: 2010SR028200,分类号:61000-7500.

 

CALYPSO 的特点

CALYPSO 通过粒子群优化算法可以有效地从复杂适应函数中(如能量,硬度等)寻找全局最优晶体结构。CALYPSO 软件包具有很高的成功率和很快的收敛速度。

使用 CALYPSO 进行结构预测需要和第一性原理计算包(比如 VASP, SIESTA, GULP 等)做接口用来结构优化和能量计算。

CALYPSO 非常易于使用,只需通过输入化学组分即可预测晶体结构,团簇结构以及二维层状结构等。未来的版本可以预测纳米、表面和薄膜结构。

 
CALYPSO 亮点报道
  1. 基于 CALYPSO 晶体结构预测技术,理论预言 CaH6 在高压下以类方钠石结构存在,而且计算表明此结构具有极高的超导转变温度(220 ~ 235 K)。该结果发表在 PNAS 上。(详见 Wang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 751 (2012))
  2. 利用 CALYPSO 晶体结构预测技术,理论预言冰在低温条件下,可以在超高压力驱动下形成两个新的高压相。其中在810 - 1400万大气压是一个氢键对称化的 I-42d 结构,在 1400 万大气压以上形成可能由(OH)-和(H3O)+单元构成的具有部分离子性的冰,其中(OH)-和(H3O)+单元之间存在相对较弱的共价相互作用。该结果发表在 Nature Communications 上。(详见 Wang et al., Nature Commun. 2, 563 (2011))
  3. 利用 CALYPSO 晶体结构预测技术,理论预言氧在超高压力下(大于1900 万大气压) 驱动形成聚合的螺旋链状 O4 结构 (空间群为 I41/acd)。这种螺旋链状的结构是氧的第一个单原子相,和单质硫的高压结构 S4 相似。这个新的 O4 结构在高压下竟然是一个宽带隙(带隙宽度约为 5.9 eV)绝缘体,而并不像氧的低压结构(zeta-O8)一样是一个超导体。(详见 Zhu at el., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 751 (2012)
  4. 利用 CAYPSO 晶体结构预测技术,成功预测了一个新型的碳的同素异形体 (底心正交 Cco-C8)。该结果发表在 Physical Reivew Letters 上。(详见 Zhao et al., Phys. Rev. Lett. 107, 215502 (2011))
  5. CALYPSO 预测出了新型二维硼-碳 (B-C) 纳米结构,该结果发表在JACS上。(详见 Luo et al., J. Am. Chem. Soc. 133, 16285 (2011))
  6. 利用 CALYPSO 技术成功的预测出了8种新的碳的同素异形体,其可以看成是三维的碳纳米管聚合体。该成果发表在 ACS Nano 上。(详见 Zhao et al., ACS Nano 5, 7226 (2011))
  7. CALYPSO 预测出了目前为止能量最低的锂的半导体结构。(详见 Lv et al., Phys. Rev. Lett.106,015503 (2011))
    我们在文章中预测的锂的高压结构 ABA2-40 (Pearson 记号:oC40) 已经被 Guillaume 等人的实验所证实,结果发表在 Nature Physics 杂志上。(详见 Guillaume et al. Nature Phys. 7, 211 (2011))
  8. 利用 CALYPSO 解决了自1972年以来一直困扰科学界的 Bi2Te3 的高压相的结构问题,并被我们的实验所证实。同时我们发现了 Bi2Te3 在 14.4 GPa 以上转变成一个替代合金结构。(详见 Zhu et al., Phys. Rev. Lett. 106, 145501 (2011))
  9. CALYPSO 预测了镁的高压电子化合物相。(详见 Li et al., J. Phys. Chem. C 114, 21745 (2010))

CALYPSO是学术上的免费软件,在CALYPSO使用协议下可以免费使用

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