Quantum ESPRESSO 开源第一性原理计算培训课程-曙海培训

Quantum ESPRESSO 开源第一性原理计算培训课程

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• 培训对象：计算材料科学研究者、凝聚态物理研究人员、化学领域科研人员、需要掌握开源DFT软件进行科学计算的学术用户。

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• 培训目标：

  1. 掌握Quantum ESPRESSO的模块化架构与输入文件语法，能够独立完成自洽计算与结构优化。

  2. 熟练运用QE进行电子结构、振动谱与输运性质的计算，理解赝势的选择与验证方法。

  3. 掌握QE的高级功能（DFPT、Wannier90接口、NEB），应对复杂材料体系的模拟需求。

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• 培训内容介绍：

  1. QE软件生态概述：了解Quantum ESPRESSO的开发历史与开源社区，熟悉pw.x、ph.x、pp.x等核心模块的分工。

  2. 安装与编译：从源码编译QE，配置依赖库（FFTW、LAPACK、BLAS、MPI），测试安装的正确性。

  3. 赝势管理：理解模守恒赝势与超软赝势的区别，从SSSP、PSLibrary等数据库下载和选择合适赝势。

  4. 输入文件语法：学习pw.x输入文件的NAMELIST与卡片结构，设置系统、电子、离子等控制参数。

  5. 自洽计算：运行scf计算，分析输出文件中的能量、力、应力信息，检查收敛性。

  6. 结构优化：设置vc-relax或relax计算模式，优化晶胞参数与原子位置，理解收敛阈值的作用。

  7. 能带与态密度：进行非自洽计算（nscf），沿高对称路径计算能带，投影态密度分析轨道贡献。

  8. DFPT与声子计算：使用ph.x进行密度泛函微扰理论计算，获得声子谱与振动频率。

  9. 热力学性质：基于声子态密度计算热容、熵、自由能，分析材料的有限温度行为。

  10. 过渡态与NEB：使用neb.x模块进行攀爬弹性带计算，搜索最小能量路径与过渡态。

  11. Wannier90接口：生成MLWF用于能带拟合或输运性质计算，理解紧束缚模型构建。

  12. 后处理与可视化：使用pp.x处理电荷密度与势函数，结合XcrysDen或VESTA进行可视化。