Исследовательская группа из Национальной лаборатории Ок-Ридж и Университета штата Северная Каролина разработала модель, предсказывающую движение десятков тысяч электронов в материалах в реальном времени. Этот проект объединяет опыт ORNL в квантовых методах и платформу квантового моделирования NCSU под руководством профессора Джерри Бернхольца.
Используя суперкомпьютер Frontier, группа создала метод RT-TDDFT для моделирования систем из 24 000 электронов, что соответствует примерно 4000 атомам углерода. Это исследование, проведённое Яцеком Яковски и Панчапакезаном Ганешем, важно для разработки новых технологий, таких как улучшенные фотоэлектрические элементы.
Металлические наночастицы имеют уникальные оптические свойства, и понимание движения электронов в них критично для развития технологий. RT-TDDFT позволяет исследовать взаимодействие электронов с внешними стимулами на квантовом уровне, что открывает возможности для создания новых материалов с заданными свойствами.
Код RMG, разработанный NCSU, является открытым инструментом для моделирования на экзафлопсных компьютерах. Следующие шаги включают моделирование более сложных сценариев, что может ускорить прорывы в спинтронике и квантовой информатике.
Моделирование оптического отклика в наноструктурах в реальном времени с помощью RT-TDDFT помогает интерпретировать, понимать и направлять приложения нового поколения в науке и технике. Изображение: ORNL, Dept. of Energy.
Дополнительная информация: Jacek Jakowski et al, Simulation of 24,000 Electron Dynamics: Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory (TDDFT) with the Real-Space Multigrids (RMG),
Journal of Chemical Theory and Computation (2025). DOI: 10.1021/acs.jctc.4c01241
Источник: https://phys.org/news/2025-05-simulate-tens-thousands-electrons-real.html