【材料计算】第一性原理 、密度泛函理论、从头算之间的关系
1 、从头算法是第一性原理的核心，从原子轨道开始迭代计算，直至达到设定的精度。密度泛函是第一性原理的一种形式 ，通过解密度泛函理论的Kohn-Sham方程 ，仅使用电荷 、电子质量和普朗克常数得出结果 。量子力学原理下的计算方法均属第一原理范畴，包括HF方法、第一原理分子动力学等 。
2 、本文介绍了第一性原理 、密度泛函理论和从头算之间的关系。第一性原理 ，通常与量子化学计算中的ab initio方法相关 ，它强调不依赖于实验参数，而是基于量子力学的基本原理来计算系统性质 ，如波函数或电子密度 。
3、从头算（ab initio）是狭义的第一性原理计算 。广义的从头算包括以Hartree-Fork自洽场计算为基础的ab initio从头算 ，和密度泛函理论（DFT）计算也有人主张（ab initio）专指从头算，而第一性原理和所谓量子化学计算特指密度泛函理论计算 。
4 、另一方面 ，密度泛函理论（DFT）计算 ，作为一种计算方法，也被认为是第一性原理的一部分 。尽管DFT在很多情况下能够提供与ab initio相当的结果 ，但其计算效率相对更高 ，因此被广泛应用于实际的量子化学计算中 。
5 、密度泛函理论作为多电子体系计算的关键方法，以电子密度作为基本变量，简化了问题的维度与求解过程。通过Kohn-Sham方程 ，实现了从多电子系统到无相互作用单粒子系统的转换 ，提高了计算的精度与效率 。
6、这一称谓的由来或许源于量子力学计算能够从本质上计算分子结构和物质性质的能力，这反映出宇宙最本质的原理 。广义的第一性原理计算包括基于Hartree-Fork自洽场计算的ab initio从头算方法 ，以及密度泛函理论（DFT）计算。
高分子材料学习的那些软件在哪个系统中
1 、MaterialsStudio 。MaterialsStudio是一款量子化学和固态物理软件包 ，可以对固态 、液态、分子、周期 、材料 、晶体和生物系统进行原子模拟，适用于Windows、Linux系统 。CASTEP。CASTEP可以模拟材料的广泛特性 ，且对学术界免费 ，但商用和工业界使用需购买，适用于Windows 、Linux系统。abinit 。
2 、BIOVIA Materials Studio是一个全面的材料科学建模与仿真平台 ，通过预测材料原子和分子结构与其属性和行为之间的关系 ，助力材料和化学研究人员开发新材料 。
3、Materials Studio是一款强大的材料模拟工具，适用于解决物理 、化学 、生物学和材料科学中的复杂问题。无论是结构优化、性质预测 、X射线衍射分析 ，还是动力学模拟和量子力学计算 ，它都能提供可靠的数据支持 。它还便于建立三维模型，深入研究晶体 、无定型及高分子材料特性 。
第一原理计算采用了哪些近似
- 局域密度近似（LDA）- 广义梯度近似（GGA） 平面波及势方法的运用：- 在计算中使用平面波基函数来描述电子波函数。 密度泛函的微扰理论：- 用于在量子力学框架内描述电子间的相互作用 。 热力学计算方法：- 在第一性原理计算中，热力学计算是用来确定体系在特定温度下的性质 。
第一性原理计算的理论基础和实现方法：绝热近似、密度泛函理论 、局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA） 、平面波及势方法、密度泛函的微扰理论、热力学计算方法和第一性原理计算程序包ABINIT。利用Born-0ppenheimer绝热近似把包含原子核和电子的多粒子问题转化为多电子问题 。
立方晶系： 弹性模量的计算依赖于3个独立矩阵元：C11 ，C12 ，C44 。 通过这些参数，结合VoigtReussHill近似法 ，可以推导出立方晶系的弹性模量。 六角晶系： 具有5个独立矩阵元：C11 ，C12，C13 ，C33 ，C44 。 利用这些参数，同样采用VoigtReussHill近似法 ，可以计算出六角晶系的弹性模量 。
应用方法：第一性原理计算通常采用一系列的近似方法 ，如BornOppenheimer近似 、密度泛函理论等，以便将多粒子系统的波函数简化为可以计算的模型。计算过程中需要大量的计算资源 ，包括高性能计算机和复杂的算法。
第一性原理计算的核心是求解薛定谔方程 。这是一个描述粒子行为的数学方程 ，通过它可以计算出粒子的波函数，从而了解粒子的运动状态和能量 。在多粒子系统中，由于粒子间的相互作用复杂 ，直接求解薛定谔方程非常困难。因此 ，第一性原理计算采用了多种近似方法，如密度泛函理论 ，以简化计算过程 。
LDA是一个简单的近似 ，适用于电子云密度足够高或较低的体系，但对电子密度变化迅速的体系和强关联体系的描述往往不够理想 。GGA引入了电荷密度梯度的相关性 ，考虑了非局域 、非均匀项对均匀电子气的修正 ，使得在较轻原子和金属体系中基态性质的计算精度提高，更接近实验值。
第一性原理计算常用软件
Gaussian是一款量子化学计算软件 ，功能强大 ，包括过渡态搜索、键能 、分子和原子轨道 、振动频率、化学反应机理等 。在分子 、原子尺度的模拟上具有较高精度，但受限于计算资源消耗较大 ，不适合大量原子体系 。ABINIT基于赝势和平面波的第一性原理计算软件 ，适用于广泛研究领域，具有计算能带结构 、态密度等功能。
选择软件：主流软件为VASP 。安装指南：根据所选的计算平台，搜索并遵循具体的VASP安装指南 。VASP运行：准备四个必要的文本文件：POSCAR、POTCAR 、KPOINTS 、INCAR。运行VASP进行计算 。数据分析与可视化：结构优化后 ，利用获得的数据分析基本结构信息 ，以及更深入的电子分布、成键方式 、能带 、带隙等信息 。
在探索材料科学的奥秘时，电荷密度差分（Charge Density Difference ， CDD）技术如同一把钥匙 ，它照亮了我们理解电子如何在原子和分子间移动，以及化学键形成的电子结构背后的道路。 当我们利用第一性原理进行计算时 ，电荷密度差分为我们提供了一个观察电子结构变化的窗口。
量子力学 ，固体物理要学好 主要软件material studio，里面全是英文 ，下载有道词典方便自己操作 。
VASP全称为Vienna Ab-initio Simulation Package ，由维也纳大学Hafner小组开发，适用于进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟 ，是目前主流的第一性原理计算软件 。尽管VASP对初学者不够友好 ，但网上仍可以通过某宝等渠道获取，用于学习时小王建议使用正版，以免被拉入黑名单。
VASP全称为Vienna Ab-initio Simulation Package ，是Hafner小组在维也纳大学开发的电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包 。
本文来自作者[吴华楠]投稿，不代表安徽策御达禄立场，如若转载，请注明出处：https://ao9.cc/ao9cc/14776.html
评论列表（4条）
我是安徽策御达禄的签约作者“吴华楠”！
希望本篇文章《ABINIT（ABINIT软件计算shg系数）（ABINIT软件计算shg系数）ABINIT》能对你有所帮助！
本站[安徽策御达禄]内容主要涵盖：安徽策御达禄
本文概览：【材料计算】第一性原理 、密度泛函理论、从头算之间的关系1、从头算法是第一性原理的核心，从原子轨...