课程简介

本次课程通过基础的晶体结构、电子、弹性、磁性、光学性质计算的讲解，帮助大家快速理解模型构建与VASP输入文件中各个参数的意义，为电池和催化专题部分打下基础。

课程内容

本次课程的内容包括晶体结构、电子、弹性、光学、磁性、电池、催化性质计算。具体安排与学习价值如下：

一、VASP理论基础与输入输出文件

介绍第一性原理计算在材料研究领域的适用范围和能够获得哪些计算结果（具体到文章中的图和表）、密度泛函理论、输入文件参数意义、输出文件数据内容。这能够让大家掌握第一性原理计算能够给文章中哪些地方加分，并对VASP的理论背景和输入输出文件有个大概的了解。

二、Linux操作系统基础命令

本章介绍VASP运行平台（超算中心）的连接、Linux操作系统的基础知识与命令。这能够让大家掌握运行超算平台的资源配置、运行VASP和数据输入和提取所必须的Linux操作系统基础命令。

三、模型构建软件VESTA

本章介绍材料学基本理论、晶体与表面模型构建的基本思路、VESTA软件的基本功能，具体包括CIF文件转换为POSCAR文件、原子大小与颜色的调整、超晶胞的构建、显示边界的扩展等。这能够让大家掌握模型构建的基本理论与流程，为后续计算打下基础。

四、数据绘图软件Gnuplot

本章介绍数据绘图软件gnuplot的基本绘图功能，这是一款适合批量化作图的基于命令行的软件，具体功能包括曲线颜色、形式调整，图例位置、字体的调整，参考线、标签的设置。这能够让大家快速而高效地处理后续VASP计算的输出数据。

五、结构性质计算

本章介绍晶体结构模型构建与优化计算参数设置、输出结果（结构、能量、本征值文件等）、加压与掺杂对晶体结构的影响、表面结构模型构建与优化计算参数设置。这能够让大家掌握基础的晶体与表面结构模型构建流程、判断结构的合理性、解读输出结果。

六、弹性性质计算

本章介绍弹性常数、体积模量、切边模量、泊松比、杨氏模量计算的参数输入、输出结果的分析。这能够让大家掌握弹性常数和各种弹性模量的计算流程以及输出文件中弹性常数的获取方法。

七、电子性质计算

本章介绍电荷密度分布（三维图、二维图）、bader电荷、电子态密度、能带结构、投影电荷电荷密度、介电函数（光学性质）计算的参数输入，以及缺陷对这些性质的影响，数据处理与用gnuplot软件绘图。这能够让大家掌握这些电子性质的计算流程与输出文件的处理与分析。

八、磁性计算

本章介绍铁磁、反铁磁、亚铁磁、强关联能的概念，不同自旋方向原子在晶体中的分布，计算参数设置，晶体中原子磁矩的获取。这能够让大家掌握晶胞中不同自旋方向原子排列的设置、强关联体系的处理方法、从计算结果中获取原子磁矩的方法、确定晶体的磁基态。

九、电池性质计算

本章介绍电极材料的电化学反应类型，离子容量、电位、离子扩散势垒的计算方法，具体包括Li离子嵌入晶格的占位与形成能、过渡态搜索、虚频消除等。这能够让大家掌握电极材料主要性能指标的计算方法、电极材料与Li离子之间相的互作用分析。

十、催化性质计算

本章介绍晶体表面催化析氢反应的自由能、中间体（H2O、H-OH、H）吸附、H2O分子分解过渡态搜索和虚频消除计算。这能够让大家掌握催化过程中最常见的中间体吸附构型与脱H过程势垒的计算，台阶图的绘制，电位、离子浓度、气压等对自由能变化的影响。