浅谈材料模拟计算（视频系列导航）

       看过视频的朋友都知道，我主要更新计算物理和材料模拟相关内容。从之前的投票看，计算物理、材料模拟旗鼓相当，总占比约 90%。一般希望看材料模拟的多数应为研究生同学，更希望看到材料计算的案例和操作，这是可以理解的，毕竟大家时间上有压力。但是，材料模拟的算法原理、软件操作、数据处理离不开计算物理。因此，在讲解时，我会尽量简洁的告诉大家材料模拟参数设置背后的数值原理，不能给大家这样的错觉，某个参数这样设置，是某某老师傅说的，这锅太大。。

         不少朋友私信问如何入门材料模拟计算，我梳理了一下，结合之前发布过的视频，给大家一个观看指南吧。如果能坚持看下来，应该就算入门了，后面还是在实战中积累经验，也欢迎在评论区多讨论。对于新手而言，材料模拟计算有常见的三大困难：

        （1）算法原理复杂。密度泛函理论博大精深、从多电子哈密顿量到单电子自洽方程、形形色色的交换关联、赝势方法等，里面的各种人名就够记一阵。

        （2）软件使用麻烦。以VASP（温馨提示，提高版权意识，有需要请联系源资科技）为例，自己20年前学习的时候就200+页的说明书，INCAR里面各种关键字。另外，结构建模应该也是比较关键的，因为合理的初始结构能减少计算时间，得到可靠结果。

        （3）数据处理费劲。还是以VASP为例，输出文件较多，如果熟悉常见的脚本，处理还好些，但是学习脚本也是需要时间的。更重要的是，如果不理解原理，经常无法判断数据的合理性，也很难结合理论计算来解释实验结果。

       当然，有不少实验组同学可以和理论组有合作，所有的计算内容都可以交给“专业人士”处理。所谓技不压身，如果标准化的计算越来越方便，学会提交计算也是挺好的，因为有个想法找别人实现，沟通也是有时间成本的，可能给别人讲清楚的时间，自己点点鼠标都解决了。

      下面针对以上三大困难，介绍一下相关的视频内容。  视频《第一原理方法和VASP入门》给出了从量子力学中多电子薛定谔方程到密度泛函理论中单电子自洽方程的讲解，以及赝势方法、平面波展开等，结合VASP的关键参数，给出相关说明。

    如果想了解相关的数值方法比如通过系数变分求薛定谔方程等，可以查看视频《微分方程本征值问题（定态薛定谔方程和变分法）》。回到材料计算，对于给定的结构，VASP可以通过声子谱、能带等讨论体系的稳定性、光电性质等，可以查看视频《第一性原理计算常用分析方法（看看DFT都能算啥吧）》，该视频给出了计算时用到的INCAR关键参数，也是目前播放、收藏量最高的视频。

       从软件使用看，VASP有很多可以设置的参数，但在常见的计算中，很多参数保留默认值也是可以的，尤其是自己对该参数没有很好的理解时。经过和实验组同行长期的交流，我们发现命令行的计算入门难，基于VASP开发了通过网页提交计算的平台SAGAR，和超算平台合作部署，要求使用者有VASP版权。在时间允许的情况下，我们将完成平台和其他DFT计算软件的对接。该平台目标是让大家可以通过简单的输入完成常见的计算，生成数据库，实现高通量筛选等，相关视频在《SAGAR计算平台介绍(常规DFT计算轻松入门，多组元体系高通量筛选一键完成)》。下面是计算平台的收费标准供参考，还有近期的线下交流活动信息。

       在计算材料学案例系列中，大家观看和收藏最多的是缺陷形成能相关的视频，缺陷对材料性能的确非常重要。而系统研究体系稳定性，化学势的理解是非常关键。从趋势看，简单的计算越来越标准化（借助网页平台可以轻松完成），数据的理解更重要，希望入门的朋友多看看固体物理相关书籍，打好基础。另外，材料计算更重要的应用是预测，走在实验前面，这也是我们平台的另一主要目标，对多组元材料可以有效筛选，降低实验成本。