第一原理计算方法简介及Materials S的tudio中Castep使用.pptxVIP

第一原理计算方法简介 及Materials Studio中Cestep使用;第一原理计算方法简介; 第一性原理方法（First-principles method），有时候也称为从头计算（ab initio），其基本思想是将多原子构成的体系当作电子和原子核（或原子实）组成的多粒子系统，从量子力学第一性原理（多电子体系的Schr?dinger方程）出发，对材料进行“非经验性”的模拟。原则上，第一性原理方法无可调经验参数，只用到几个基本物理常数，如光速c、Planck常数h、电子电量e、电子质量me以及原子的各种同位素的质量，因此处理不同体系时候具有较好的可移植性（transferability）。但是，在具体实行时，仍依赖于具体近似方法的选取，从而带来系统误差。 ;多粒子体系（电子＋核）的薛定谔方程;三个近似;Hartree Fock方程;量子化学分子轨道方法;密度泛函理论;密度泛函理论;密度泛函理论;密度泛函理论;密度泛函理论;第一原理常用计算软件;第一原理计算软件 ;Materials Studio 概述;Material Studio的特点： 采用服务器/客户机模式的软件环境， Microsoft标准用户界面，不需要登录服务器。;Module;能够容易地创建并研究分子模型或材料结构，使用极好的制图能力来显示结果。;与其它标准PC软件整合的工具使得容易共享这些数据 ? Origin, Matlab…。 采用材料模拟中领先的十分有效并广泛应用的模拟方法（LDA, GGA）。 可模拟的内容：催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等。 ;主要模块：;分子力学与分子动力学MS.DISCOVERMS.COMPASSMS.Amorphous CellMS.ForciteMS.Forcite PlusMS.GULP MS.EquilibriaMS.Sorption;量子力学 MS.Dmol3MS.CASTEPMS.NMR CASTEPMS.VAMP ;Visualizer:图形化建模模块;锐钛矿TiO2;Pt(110)-CO(2x1);Material Studio 晶体结构模型建立;Castep使用 ; CASTEP是特别为固体材料学而设计的一个现代的量子力学基本程序，其使用了密度泛函(DFT）平面波赝势方法，进行第一原理量子力学计算，以探索如半导体，陶瓷，金属，矿物和沸石等材料的晶体和表面性质。 典型的应用包括表面化学，键结构，态密度和光学性质等研究， CASTEP也可用于研究体系的电荷密度和波函数的3D形式。此外， CASTEP可用于有效研究点??陷（空位，间隙和置换杂质）和扩展缺陷（如晶界和位错）的性质。 Material Studio使用组件对话框中的CASTEP选项来准备，启动，分析和监测CASTEP计算工作。 计算：允许选择计算选项（如基集，交换关联势和收敛判据），作业控制和文档控制。 分析：允许处理和演示CASTEP计算结果。这一工具提供加速整体直观化以及键结构图，态密度图形和光学性质图形。;CASTEP的任务;CASTEP的任务;;;状态方程计算;CASTEP动力学任务;;用第一原理预测AlAs的晶格参数 ;1 构建AlAs的晶体结构 ;; 一个没有原子的晶格就在3D model document中显示出来。现在我们就可以添加原子了。 ;本框中键入Al，然后按下Add按钮。铝原子就添加到结构中了。 ;从菜单栏中选择Build | Symmetry | Primitive Cell。在模型文档中显示如下：;下面我们将要优化它的几何结构。 把Task改为Geometry Optimization ，把Quality改为Fine。 优化当中的默认设置是优化原子坐标.尽管如此,在本例中我们不仅要优化原子坐标也要优化晶格. 按下Task右侧的More...按钮， 选中Optimize Cell。关闭对话框.当我们改变Quality时,其他的参数也会有所改变来反映Quality的改变。 选择Properties标签，可从中指定我们想要计算的属性。选中Band structure和Density of states。另外，我们也可以具体指明job control选项，例如实时更新等。 选择Job Control标签，选中More...按钮。在CASTEP Job Control Options对话框中，把Update?的时间间隔改为30秒。关闭对话框。 按下Run按钮，关闭对话框。 几秒钟之后，在Project Explorer中出现一个新的文件，它包含所有的运行结果。一个工作日志窗口也会出现，它包含工作的运行状 ;态。我们也可以从Job Expl