做实验的同学最想知道的。
1，我什么理论都不会，我可以做计算吗？
答：可以，不信你看完全文你就懂了。
2，计算需要什么准备？
答：这里只针对VASP计算，需要（机群or普通计算机or超算）
机群一般是指课题组自己买的，十几个GPU或CPU连在一起的设备，一般学校总会有几个课题组有机群。
普通计算机就是指你的台式电脑或笔记本电脑，不要求性能多好，只要可以上网打开浏览器就行，用来连接云计算平台。划重点：不需要自行安装Linux系统，Windows系统的电脑就能操作！
超算就是大科学装置，一般花点钱就能租到机时，他会给你个账户，账户里有一定时限的集群使用权，用完了就没了。
3，多少天可以学会计算？
答：一个小时or无限。
一个小时，是指你只要懂点高中数学，高中物理，一个小时你就能开始计算。
甚至利用一些现有的平台，十分钟你就可以开始计算。
无限是指计算这一领域博大精深，你永远可以往下挖，你永远可以有新知识学。
1 什么是计算？
计算其实和做实验没什么区别，一张图！
做实验，无非就是拿几个原料，丢到锅炉里面，烧结，然后得到目标化合物，测个xrd，得到结构信息。
做计算也是一样，只是这里的原料变成了具体的原子，锅炉变成了晶胞，烧结变成了结构优化，得到的最终结构同样可以算个xrd（软件一步生成！）。
具体解释一下：
原料：原子！
你丢入的可以是原子（也可以通过特定操作丢入离子），比方你想计算一个O2氧分子，你就往一个晶胞里面丢2个O原子。
锅炉：晶胞！
做材料的应该都知道晶胞的意思，这里的晶胞就是指重复单元！比如你构建一个很大的晶胞，里面只有一个O2氧气（如下图），那你要意识到，其实在他隔壁还是有氧气的。只是当我们晶胞构建的足够大，我们可以认为O2和相邻晶胞的O2的作用力太小，可以忽略。
烧结：结构优化！
结构优化就是计算的核心环节。
你丢两个氧原子的时候，位置是随意的，你可以让他们挨的近一点，也可以让他们挨的远一点，这是无所谓的，不管初始结构如何，结构优化后都会只有一个结果——两个原子构成最稳定的排布。
什么是结构优化？
图1 现在有两个氧原子，假设我们一开始放的距离偏大。两个氧原子之间吸引力大于排斥力，在力的作用下两个原子各靠近一步，变到图2。
图2 两个氧原子现在靠的太近了，之间吸引力小于排斥力，在力的作用下两个原子各远离一步，但是通过计算软件的算法，这一步移动的距离是小于上一步的，又回到图1。
图3 不断重复1和2，原子的距离不断变换，直到吸引力和排斥力近乎相等。这时我们会设置一个界限，比如当（|吸引力-排斥力|
注：实际计算的界限肯定不是1牛顿，而是一个远小于这个的值！
结构优化后的数据分析
现在结构优化完，我们也得到我们的目标结构了，（比如任意距离两个氧原子结构优化后，我们会发现两个氧原子的距离刚好就是氧气分子的键长，既他们结合构成了氧分子。）那我们现在可以拿这个目标结构来干嘛？
1.首先，我们可以分析结构的基本信息，比如我们可以得到O2的键长，电荷分别等。如果是晶体材料，我们还能得到其他结构信息，如晶格参数。
2.我们还可以电子分布信息，可以进一步由这提取出化合价，电子分布，成键方式，能带，带隙。
看到这里，恭喜你，你已经掌握计算的基本流程。目前你还有两个技能树可以拓展：
1.原子及电子相互作用力计算方法。
2.具体计算操作细节。
力是怎么算的，这就涉及一个复杂的问题了，涉及到原子的势场，原子的电荷分布，需要用到第一性原理理论的东西，这也是第一性原理计算名字的由来，想了解到可以去看一下凝聚态物理和密度泛函的书籍，不想看的就把他简单地想像成“高级”的牛顿力学计算。
如果不想了解，也没关系，你就把他当成个工具用就行，就像你烧炉子的时候，会去纠结炉子内部电路原理吗？
2 计算具体操作
首先，我们拿什么软件？
目前主流的晶体结构的计算，用的是VASP。
VASP安装在哪？
如之前所述，你有（机群or超算or云计算平台）三个选择。
机群是最麻烦的，得在Linux系统上完成软件的安装编译，运行，读取结果。对于不了解Linux系统的人非常不友好。
超算是比较简单的，他们应该都已经帮你装好了，你只管用就行。
云计算平台是最简单的，而且是Windows系统界面操作就行，只需要链接互联网打开浏览器就行。用浏览器打开云计算的网站，计算所需要的软件平台都帮你弄好了，直接开始算就行。
有人可能不太懂超算和云计算平台的区别。首先，两者底层原理是一样的，都是你用你的电脑远程连接集群（超算中心）的核心电脑。两者区别在于，超算你连接后，操作界面是Linux界面，云计算平台连接后，操作界面是Windows的浏览器界面。
另外，可以把VASP计算结果可视化的软件是VESTA。
【免费课程】快速精通VESTA建模：异质结、纳米线、量子点、表界面、体相晶体模型等！
有了软件，下一步就是运行！
运行前需要准备工作，就是四个文本文件。
这四个文件是告诉软件，你要算什么？你要怎么算？你想得到什么结果？
POSCAR,POTCAR,KPOINTS,INCAR
第一：POSCAR
POSCAR（position + car）：结构车厢。
里面放着就是初始结构的位置。
实例：
第一行就是名字，无所谓，可以随便取。
第二行是1.0，晶胞的缩放系数，别管那么多，反正1.0就对了。
第三到第五行，晶胞参数，不懂的自己去翻材基课本。
第六行：晶胞内元素种类，这里是Li，示意锂元素。
第七行：原子个数，3，示意三个锂原子。
第八行：不用管，direct就对了。
第九行到第十一行：三个原子的具体坐标。
展示以下具体的结构示意图，可用vesta查看。
第二：POTCAR
POTCAR是用来描述原子的物理性质的，比如晶胞内有O原子和Li原子两种原子，他们的性质肯定是不一样的，你总不能只给出一个是O一个是Li后就什么也不管了吧。
还得给出原子的具体信息，如质量，电荷量，电荷分布什么的，这些信息很复杂。
这个文件，也被称为赝（yan）势，赝就假的的意思，势指势场，赝势就是指假的势场，在这里的意思是模拟的势场，它和真实势场存在一定误差。
第三：KPOINTS
K点文件，具体涉及布里渊区什么的，入门阶段，你只需要知道你取的点越密，计算精度越高，耗时越长。
实例：
入门阶段，你唯一需要改动的就是第四行，就是K点，具体取多少，没有硬性规定，打个比方，你可以取10 10 10，也可以取 5 5 5。但是 10 10 10 肯定比 5 5 5 算的精度要高，但是速度也慢！
第四：INCAR
INCAR里放的是计算参数，比如精度，计算步数。
里面的参数很多，对于初学者，你只需要知道我给出的下面8个，然后再慢慢拓展。
第一行 SYSTEM 就是计算体系的名词，随便取。
第二行 ISIF 就是设置优化的参数，一般取2或者取3。2代表结构优化过程，晶格参数不会变；3代表晶格参数会变。两者有什么区别呢？如果你是在优化某一晶体，你给的初始晶格参数不是最稳定的，你就必须得用3，让他自己找到最稳定的经过参数。但如果你是在计算某一气体分子，那你就可以取2。
第三行 NSW 最大优化步数，在结构优化中，每移动一次原子我们称为一步。我这边设置NSW=500，意味着如果原子移动了500步，结构还没有达到我给的稳定条件，那么也停止计算。一般500步还不收敛，那结构可能就有问题了，也没必要继续计算。
第四行 IBRION 就是原子移动的算法，一般取2就行，如果是分子动力学，则需要取别的值。
第五行 POTIM 原子移动步长。尽管我们不知道具体的算法，但是我们应该意识到，移动的dx和受力F应该是有个递增关系的：dx=k*F，k是个系数。如果k越小，每步原子移动的越慢。这个POTIM就是和K有关，POTIM越大K越大。
第六行 ENCUT 截断能，具体意思自己百度，对于初学者，你只需要知道截断能越大，计算越准确，耗时越长。一般520满足绝大多数体系的计算。
第七行 EDIFF 能量收敛标准，当相邻两步的能量差小于设定值，我们就认为能量稳定，这里取得是0.1E-04 eV。
第八行 EDIFFG 力的收敛标准，当体系中任意两个原子的相互作用力的最大值小于设定值，我们就认为结构稳定，这里取得是 0.02 eV/A。
除了这些参数，还有ISPIN，ISTART，ISYM，ISMEAR等参数需要初学者知道，不过你可以先用之前的八个参数，完成简单的计算。
VASP是备受专业技术人员认可的DFT计算软件，每年发表论文超过1万篇，其计算结果不仅可以验证实验，更能够预测实验结果，指导实验路线。
“实验+计算”的模式已成为顶刊标配！为了让广大科研人员能够尽快上手VASP，掌握顶刊核心技能，华算科技朱老师原创设计了VASP系列课程！
七大VASP专题课程，带你从入门到进阶，玩转DFT计算！晶体、二维材料、催化、电池、钙钛矿、单原子、吸附、半导体、缺陷计算等培训汇总！
两个课程同时报名可优惠1600元，多报享更多优惠！
报名方式：添加下方微信好友报名，手机：13128723011。
👇👇扫描二维码，立即报名👇👇
