Wannier90 -programmet bliver fællesskabskode i større ny udgivelse

Wannier -funktioner blev først introduceret af Gregory Wannier i 1937 som en alternativ måde at beskrive den elektroniske grundtilstand i periodiske systemer. De var knyttet til Bloch -orbitaler, standardmetoden til at beskrive disse grundtilstande, af transformationsfamilier i et kontinuerligt rum af enhedsmatricer. Desværre, dette var forbundet med en stor grad af vilkårlighed.

I 1996, NCCR MARVEL -direktør Nicola Marzari, derefter en postdoc ved Rutgers University, og prof. David Vanderbilt, også hos Rutgers, udviklet en ny metode, der gør det muligt for forskere iterativt at transformere de forlængede Bloch-orbitaler i en beregning af første principper til et unikt sæt "maksimalt lokaliserede" Wannier-funktioner. Disse lokaliserede ortogonale funktioner kan meget præcist repræsentere Bloch -egenstaterne i et periodisk system til en meget lav beregningsomkostning, takket være den minimale størrelse af Wannier -basissættet. Ud over, Wannier -funktioner kan bruges til at analysere arten af ​​kemisk binding, eller som en lokal sonde af fænomener relateret til elektrisk polarisering og orbital magnetisering. De kan også konstrueres og bruges uden for konteksten for elektronisk strukturteori, for eksempel i tilfælde, der inkluderer fonon excitationer, fotoniske krystaller, og optiske gitter med koldatom.

Historien om kodens udvikling kan findes her. Det er bemærkelsesværdigt, at allerede for 20 år siden et samarbejde med prof. Alfonso Baldereschi og Dr. Michel Posternak, her på EPFL, var nøglen til at gøre koden virkelig agnostisk for enhver software med første principper, og dermed bredt anvendelig og interoperabel. Dets anvendelse og popularitet kan måles af statistikkerne på papirerne, der beskriver enten v1.0 eller v2.0, indsamler omkring 500 papirer udgivet alene i 2019.

I sin Fortran90 inkarnation, Wannier90 er nu gået over fra at blive udviklet af et lille forskersamfund til en model, hvor udviklingen er community-driven. Dette er primært opnået ved at være vært for kildekoden og tilhørende udviklingsindsats på et offentligt GitHub -depot, ved at opbygge et fællesskab af Wannier90 -udviklere, der er engageret og belønnet med nye udgivelser og tilhørende papirer, og lette personlige interaktioner mellem enkeltpersoner gennem fællesskabsworkshops, den seneste i San Sebastian i 2016, der lagde grunden til dette papir.

Takket være denne overgang, 3.0 -udgivelsen af ​​programmet indeholder flere nye funktioner og forbedringer, der gør det meget robust, effektiv og funktionsrig. Disse omfatter nye metoder til beregning af WF'er og til generering af de indledende fremskrivninger; parallelisering og optimeringer; grænseflader med nye koder, metoder og infrastrukturer; ny brugerfunktionalitet; forbedret dokumentation og forskellige fejlrettelser. Udvidelse af udviklerfællesskabet havde også en synlig effekt med hensyn til den moderne software engineering -praksis, der er blevet indført. De hjælper med at forbedre kodens robusthed og pålidelighed og letter vedligeholdelsen af ​​den kendte Wannier90-udviklergruppe såvel som dens langsigtede bæredygtighed.