为何我的态密度没别人高级
作者：计算老司机
计算老司机从事计算模拟20余年，长期工作于能源与环境催化第一线，迄今已发表300余篇论文，引用20000余次，单篇最高引用4000余次。孙老师善于将复杂问题通过浅显易懂的比喻进行深入讲解，课堂生动有故事，计算理论分析到位，实际操作解说细腻，其开辟的哔哩哔哩站计算老司机和公众号颇受广大学员好评。
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做电子结构计算，新手总觉得自己的图没有别人高级。不多说，上图：
二者差别一目了然，后者获得的信息更具针对性、分析更深入。相比新手态密度计算，后者并没有增加更大计算量，仅仅通过对态密度做投影和积分，就捕捉了影响离子电导的关键因素（详细分析参看全文）。
如果你有作图这种困扰，请继续读下去：电子结构分析是从事物理、材料、化学、药学甚至生物学的一个非常重要的能力，它让你能从电子水平去理解问题。
电子结构指什么？怎么用？
电子结构显著影响材料的物理和化学性质，从基础的光、电、磁、热到化学反应、相变行为以及催化。然而，很多同学并不明确电子结构指什么，面临具体应用问题也不知道如何分析，即便计算了各种电子结构信息（能带、态密度、电荷、前线轨道等），也不知道如何从中获得有价值的信息。
这好比辛苦半辈子，存下了金山银山，却用不了，也不知道怎么用！老司机当初学习计算模拟，经历了这个阶段，从只会计算结构和能量，到慢慢学会能带和态密度计算，经过多年积累摸索，逐渐获得从各种电子结构数据获取更丰富物理和化学信息，今年把这些电子结构分析整理出来，包含态密度分析、能带分析、电荷分析与轨道分析四个专题。
本月老司机课堂专注态密度分析，详细介绍态密度计算多个窍门和细节、深入介绍态密度投影与积分分析，然后结合10多个案例介绍如何把态密度和具体问题结合，并融合分子轨道、晶体场、局部电荷等，分析导电性、价态演化、电子/空穴掺杂、磁性、d-band的双中心、表面吸附等重要应用。
老司机倡导浸入式学习，用案例带动理论和方法学习！
态密度计算细节
有些朋友计算态密度，起步就错：错误选择赝势文件结果分析时稀土态密度没有f轨道贡献、不合适的sigma取值以及严重失真的态密度投影。
魔鬼就在细节中！
可靠的计算、富有内涵的分析，需要严谨地处理计算细节！老司机过去学习时没有少吃亏，甚至有过论文投稿阶段被审稿人逼着重新全部计算一遍。学习态密度计算与分析，建议从态密度的基本物理出发，重点关注态密度计算的多个细节处理与技巧，同时重视态密度分析的基本要点。练习中多尝试典型的半导体、金属来体会态密度分析，最后去挑战过渡金属和稀土元素，阐释态密度分析的难点（电子强关联）。这也是老司机在态密度分析小班课中采取的授课方法，尽量友好地帮助初学者逐步深入。
态密度投影分析
当有人试图跟你描述某位名人，他可能告诉你：这位名人当过总统、黄头发、喜欢发推特、说话很别致。你大概就能猜到他说的是谁了！
这就是投影 – 用简单、共有属性的组合去描述复杂的事物。
投影，好比数学中函数展开，它赋予我们选择基函数的灵活性。电子结构中的态密度投影正是如此，当我们把态密度投影到原子轨道，获得各角动量(s, p, d, f)和组成原子对态密度的分波贡献，我们就获得了进一步解析物理和化学内涵的机会。毫无疑问，投影技术是态密度分析的基本功。计算老司机在电子结构分析课上，会讲解不同投影方法并分析失真可能，进一步展示投影技术帮助分析电子与空穴掺杂，深入讲解如何将绝缘体转化为导体乃至超导的经典案例。
重点说明：电子/空穴掺杂实现超导，有实际操作！一个案例的学习，盘活态密度和晶体场！这种电导分析并挖掘其结构原因，对于催化、电池应用尤为有用。
态密度积分分析
如果投影是拆解，那么积分就是组合。态密度积分，能将我们感兴趣的原子、轨道以及特定片段，进行积分分析。当这种积分是针对特定轨道，还能进一步分析特定原子的价态、磁矩以及活性变化。老司机通过具体案例展示态密度积分与反向积分，尤其是利用特定区间积分用以判定导电性、局域态以及费米能级附近电子与空态的起源。这对于理解锂离子电池导电性、电催化中的高活性以及吸附小分子的活化机制，具有直接的指导作用。下图展示了G. Ceder小组采用反向积分方法，准确把握电池正极导电性如何优化。实际操作案例会用类似积分方法，探讨同一体系内相同元素的不同等同原子的价态、晶体场以及对导电性与磁矩的贡献。
鉴于态密度在整个电子结构分析中的重要性，老司机详细介绍态密度计算多个窍门和细节、深入介绍态密度投影与积分分析，然后结合10多个案例介绍如何把态密度和具体问题结合，并融合分子轨道、晶体场、局部电荷等，分析导电性、价态演化、电子/空穴掺杂、磁性、d-band的双中心、表面吸附等重要应用。感兴趣就关注我，了解更多。
