MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017163793
■00520250211152754
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384449430
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31555650
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aMoore,  Guy  Carleton.
■24510▼aComputational  Framework  for  the  Ab  Initio  Description  of  Noncollinear  Magnetism
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  California,  Berkeley▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a155  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Persson,  Kristin  A.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Berkeley,  2024.
■520    ▼aThe  accurate  description  of  correlated  electronic  states  in  magnetic  strongly  correlated  systems,  e.g.  many  transition  metal  oxides  (TMOs),  presents  a  significant  challenge  in  density  functional  theory  (DFT),  especially  when  dealing  with  noncollinear  magnetism.  Identifying  noncollinear  ground  states  is  inherently  complex  and  computationally  demanding  due  to  the  high-dimensional  landscape  of  spin  configurations  and  the  critical  role  of  spin-orbit  coupling.  This  dissertation  addresses  these  challenges  through  a  sequential  and  integrated  computational  approach,  encompassing  the  development  of  workflows,  implementation  of  new  exchange-correlation  (XC)  functionals,  and  the  introduction  of  a  novel  optimization  algorithm  for  identifying  noncollinear  magnetic  ground  states.First,  we  present  a  high-throughput  computational  study  using  the  DFT+U  method  to  correct  self-interaction  errors  (SIE)  in  the  description  of  correlated  electronic  states.  This  study  focuses  on  the  accurate  determination  of  Hubbard  U  and  Hund  J  parameters  using  the  linear  response  (LR)  methodology.  We  compute  the  U  and  J  values  for  transition  metal  d-electron  states  in  over  1000  TMOs,  providing  a  valuable  reference  for  researchers.  An  automated  workflow  developed  within  the  atomate  framework  enables  these  calculations  on  massively  parallel  supercomputing  architectures.  The  applicability  of  this  workflow  is  demonstrated  through  the  calculation  of  spin-canting  magnetic  structures  and  unit  cell  parameters  of  the  multiferroic  olivine  LiNiPO4,  showing  strong  effects  of  Ni-d  U  and  J  corrections  and  significant  improvements  in  computed  lattice  parameters  when  including  an  O-p  U  value.Building  on  this  foundation,  we  expand  the  source-free  (SF)  exchange-correlation  (XC)  functional  developed  by  Sangeeta  Sharma  and  co-workers  to  plane-wave  DFT  based  on  the  projector  augmented  wave  (PAW)  method.  This  implementation,  integrated  within  the  VASP  source  code,  leverages  parallel  three-dimensional  fast  Fourier  transforms  (FFTs)  for  improved  computational  efficiency.  We  explore  the  enhanced  convergence  behavior  and  the  impact  on  non-collinear  magnetic  ground  states  when  applying  the  SF  constraint  to  the  GGA-PBE+U+J  functional.  Our  findings  show  significantly  improved  agreement  with  experimentally  measured  magnetic  structures.  Additionally,  we  analyze  the  importance  of  probability  current  densities  and  XC  torque  in  spin-polarized  systems,  highlighting  connections  to  spin-current  density  functional  theory  (SCDFT)  and  paving  the  way  for  future  extensions  of  the  SF  corrected  XC  functional.Finally,  we  propose  and  implement  a  novel  hybrid  meta-heuristic  optimization  algorithm,  SpinPSO,  designed  to  identify  noncollinear  global  ground  states  in  magnetic  systems.  This  algorithm  combines  particle  swarm  optimization  (PSO)  with  atomistic  spin  dynamics,  allowing  for  the  accurate  determination  of  magnetic  ground  states  using  inputs  directly  from  non-collinear  DFT  calculations.  The  workflow,  implemented  in  atomate,  is  optimized  for  high-performance  computing  environments.  SpinPSO  successfully  converges  to  experimentally  resolved  magnetic  ground  states  for  diverse  test  materials  exhibiting  exotic  spin  textures.This  dissertation  demonstrates  a  comprehensive  and  integrative  approach  to  tackling  the  complexities  of  correlated  electronic  states  and  magnetic  ordering  in  TMOs,  contributing  useful  computational  tools  and  methodologies  to  the  field  of  condensed  matter  physics.
■590    ▼aSchool  code:  0028.
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aComputational  physics
■650  4▼aMaterials  science
■653    ▼aAtomistic  spin  dynamics
■653    ▼aMagnetism
■653    ▼aNoncollinear  density  functional  theory
■653    ▼aParticle  swarm  optimization
■653    ▼aSpin
■690    ▼a0794
■690    ▼a0611
■690    ▼a0216
■71020▼aUniversity  of  California,  Berkeley▼bMaterials  Science  &  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0028
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17163793▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books