模拟计算方法-课程介绍
《模拟计算方法》是针对材料、化学等相关专业博士开设的选修课程，主要介绍基于密度泛函理论的第一性原理计算内容，包括数值方法原理、数据分析以及相关的拓展模型等。通过该课程的学习，同学们将掌握两大类问题的处理方法：（1）根据确定的结构，计算材料相关性能(光、电、磁等)，为相关实验提供理论支持；(2) 根据材料组元确定材料的稳定结构，研究温度、组分对结构和性能调控，实现基于功能的材料设计。
课程内容主要包含以下几个部分：
1. 结构建模
对于常见的晶体结构，我们可以在数据库网站（比如AFLOW等）下载cif或者POSCAR文件，用VESTA查看、转换，即可提交计算；对于分子结构，可以用Avogadro建模，根据分子式和成键方式，得到结构和对应的xyz文件，并进一步转换相应的格式；对于合金体系，可以通过我们开发的网页产生结构文件（免费使用）http://sagar.compphys.cn/sagar。如果是表面吸附，对应的分子在不同吸附位置有不同的取向，可以通过矩阵运算（平移、旋转等）得到对应的坐标，进一步生成结构文件即可，而表面、界面结构的生成也可以借助sagar网页分步完成。在确定结构后，通过网页平台完成计算，结合数据库进行相应的分析。
2. 确定结构的性能计算
对于确定的结构，可以通过声子谱的计算判断动力学稳定性，讨论自由能随温度的变化，计算热膨胀系数等；通过差分电荷计算，可以了解成键过程中的电荷转移，根据PDOS分析判断键的属性（共价键、离子键等）；根据能带计算确定金属、半导体，计算有效质量，预判输运性能等，根据光学性质的计算（介电函数虚部、激发态等）研究材料的光电性能；对于缺陷体系，通过形成能的计算，判断不同条件下稳定的缺陷和对应的价态等。
3. 结构筛选和设计
对于高覆盖度吸附、多元合金体系，我们需要通过自由能的计算确定不同组分下可能的稳定结构，考虑化学势随温度、压强的变化，讨论稳定结构随环境因素的演化；结合格子气、Ising模型等，讨论温度导致的有序-无序转变，借助SQS方法得到无序结构的等价表示，借助GQCA方法得到合金体系的固溶温度随组分的变化等。
