0.1 准备工作

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常用计算相关数据库

结构查找

  1. The Materials Project https://www.materialsproject.org/
  2. ICSD the Inorganic Crystal Structure Database 无机晶体数据库 http://www2.fiz-karlsruhe.de/icsd_home.html , 需要账号密码
  3. CCDC – The Cambridge Crystallographic Data Centre 剑桥晶体数据库。https://www.ccdc.cam.ac.uk/
  4. COD – 开放晶体结构数据库（Crystallography Open Database）。http://www.crystallography.net/cod/
  5. AMCSD – American Mineralogist Crystal Structure Database。http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php
  6. AFLOW：http://www.aflowlib.org/
  7. springer material : https://materials.springer.com/periodictable#
  8. 拓扑材料：（该部分内容参考：http://blog.sciencenet.cn/blog-1502061-1130705.html ）
    Materiae ：http://materiae.iphy.ac.cn/#/
    Topological Materials Arsenal：
    https://ccmp.nju.edu.cn/
    Topological Materials Database:
    http://topologicalquantumchemistry.org/#/
  9. 二维材料：
    Materials Cloud：
    https://www.materialscloud.org/discover/2dstructures/dashboard/ptable
    2D Materials：https://materialsweb.org/twodmaterials
    C2DB: https://cmr.fysik.dtu.dk/c2db/c2db.html
  10. 超导材料：
    第I类超导体：http://www.superconductors.org/Type1.htm
    第II类超导体：http://www.superconductors.org/Type2.htm
  11. 磁结构数据库：MAGNDATA:
    http://webbdcrista1.ehu.es/magndata/index.php?show_db=1
  12. ChemSpider :http://www.chemspider.com/ RSC旗下的一个数据库

物理性质

  1. NIST 数据库 ： https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html

  2. CRC Handbook of physical chemistry查找热力学参数，晶格常数，entropy等等。
    http://hbcponline.com/faces/contents/ContentsSearch.xhtml

  3. http://www2.ucdsb.on.ca/tiss/stretton/database/inorganic_thermo.htm 无机化合物的物理和热力学相关数据

  4. http://www.knowledgedoor.com/2/elements_handbook/cohesive_energy.html 结合能

  5. http://www.surface-tension.de/ 表面张力

  6. http://www.wiredchemist.com/chemistry/data/thermodynamic-data

  7. https://atct.anl.gov/

  8. 物理常数
    https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html
    http://wild.life.nctu.edu.tw/class/common/energy-unit-conv-table.html
    http://halas.rice.edu/conversions

  9. 空间群对称性和其布里渊区的信息：
    http://cryst.ehu.es/
    http://www.cryst.ehu.es/cryst/get_kvec.html

软件官网

  1. VASP官网 http://www.vasp.at/

  2. VASP 教程视频 http://www.nersc.gov/users/training/events/3-day-vasp-workshop/

  3. VASP官方论坛 https://cms.mpi.univie.ac.at/vasp-forum/ 需要注册才可以提问

  4. Henkelman 课题组 http://theory.cm.utexas.edu/henkelman/

  5. ASE： Atomic Simulation Environment： https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/

  6. Pymatgen： http://pymatgen.org/, 适合材料计算的

  7. K-path ： https://www.materialscloud.org/work/tools/seekpath

  8. Chemml: https://hachmannlab.github.io/chemml/

  9. p4vasp：http://www.p4vasp.at/

  10. RDkit：https://www.rdkit.org/

  11. vaspkit ： https://sourceforge.net/projects/vaspkit/files/ VASP计算前后处理。

  12. VESTA ： http://jp-minerals.org/vesta/en/ 日本开发的可视化建模软件

  13. Xcrysden ：http://www.xcrysden.org/， 用于批量做图，选择K-path做能带图，等。

  14. Jmol: (sourceforge.net)

  15. phonopy：https://atztogo.github.io/phonopy/

  16. Lobster：http://schmeling.ac.rwth-aachen.de/cohp/index.php?menuID=6

  17. Wannier90：http://www.wannier.org/

免费的学习网站和论坛

  1. 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 (sobereva.com)

  2. 计算化学公社 - 高水平计算化学、理论化学交流论坛 (keinsci.com)

  3. Learn VASP The Hard Way (bigbrosci.com)大师兄科研网

  4. 世事如棋 (https://blog.shishiruqi.com/)

  5. Physics (yh-phys.github.io)

  6. https://www.guanjihuan.com/

  7. 学术之友知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/gangtangdft

  8. 一个人就是一个叠加态（Li pai）：http://blog.sina.com.cn/lipai91

  9. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1502061

  10. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2909108

  11. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=548663

  12. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3352196

  13. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3102863

  14. http://blog.sciencenet.cn/u/zhangfrank

  15. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1524047

  16. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3222255

  17. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3388193

  18. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=478347

  19. 叶小球：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=567091

  20. Nan Xu github：https://github.com/tamaswells

  21. QijingZheng github：https://github.com/QijingZheng

  22. Chenists github：https://github.com/Chenists/VASP

  23. ChengCheng Xiao：https://github.com/Chengcheng-Xiao?tab=repositories

  24. ShaoZhengjiang github：https://github.com/PytLab

公众号

B站up

程序检索（更新至2024/07/21）

1、Sym4state.jl 程序：磁性材料的高效计算包
文章题目：

MagneticTB: A package for tight-binding model of magnetic and non-magnetic materials

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.cpc.2024.109283

附件下载：

https://github .com /A -LOST -WAPITI /Sym4state .jl

2、Crystal Toolkit

该项目由Materials Project (https://materialsproject.org/) 员工Matthew Horton主导开发，具有很多很方便的功能，比如可视化晶体结构、原胞和单胞之间的转换、切一个slab、构建晶界、猜测元素氧化态、替换和取代、分析局域配位环境、生成XRD图谱、计算的能带结构和态密度、相图等等。这些功能中有些甚至可以替代Materials Studio对应的功能(可视化晶体结构、单胞和原胞转换、构建slab、计算XRD图谱等)，也有一些特色的功能(分析局域配位环境等)。

Crystal Toolkit主页

https://crystaltoolkit.org/

Crystal Toolkit GitHub主页

https://github.com/materialsproject/crystaltoolkit

3、吸附位点扫描

算吸附能时一般只需要算分子在高对称点的吸附能，比如算Li在铜表面的吸附能，我们只需算Li在Cu(111）面的Top，HCP，FCC和Bridge位的吸附能即可。但是这些离散的点没法帮你构建一个“势能面”，也就是无法得到吸附能在表面究竟是怎么分布的. 下面的文献里DOI：10.1063/1.4901055有一张图非常生动，讲的分别是Li在Li(001)以及Mg在Mg(0001)表面的吸附势能分布，我们不仅可以知道哪些位置有利于吸附，还可以根据吸附能分布，描绘出分子在表面的扩散路径，这有助于我们使用NEB方法算扩散能垒。

其实思路很简单，就是将表面网格化，算分子在格点的吸附能，再画出等高线图。但是大部分吸附位点其实是不稳定的，所以我们采取固定吸附分子x,y方向，在z方向弛豫以达到吸附平衡的策略。

其实手动撒点，再采集数据也是可行的，但是会比较麻烦，因此作者根据实际需要开发了一款脚本scan_adsorption_energy用于自动完成这个过程。脚本使用Python编写，需要numpy和matplotlib第三方库。 我们首先算好一个吸附例子得到CONTCAR,这个可以让我们得到吸附分子的元素信息和理想的吸附高度。如下图，吸附的Li是第97号，也是最后一个原子，接着就可以变换这个结构得到不同的吸附结构。

脚本可以在我的Github仓库下载(https://github.com/tamaswells/VASP_script/blob/master/scan_adsorption_energy.py).

4、nMoldyn-3

We present a new implementation of the program nMoldyn, which has been developed for the computation and decomposition of neutron scattering intensities from Molecular Dynamics trajectories
./nMOLDYNStart.py

https://github.com/khinsen/nMOLDYN3/

  1. Modemap

https://github.com/JMSkelton/ModeMap/tree/master

典型的用法包括三到四个步骤，实施一系列短程序：

  • 准备一系列结构，这些结构沿着一个（1D映射）或两个（2D映射）声子模式，在一系列的幅度上“冻结”（ModeMap.py）。

  • 在这些结构上运行单点能量计算，并提取总能量。提供了一个适用于维也纳第一性原理模拟软件包（VASP）代码的基本脚本（ExtractTotalEnergies.py）。

  • 对计算结果进行后处理，以生成势能表面图（ModeMap_PostProcess.py）。

  • 如果需要，可以将计算出的势能表面拟合成多项式函数，以便进一步分析（ModeMap_PolynomialFit.py）。

  • 再次，如果需要，通过使用拟合的势能面作为输入，进行进一步的后处理，使用1D薛定谔求解器。由J. Buckeridge（UCL）编写的Fortran代码在1DSchrodingerSolver中提供。该代码使用傅里叶方法获得非简谐势中的特征值和特征向量，并确定一个有效的重正化（简谐）频率，以再现其在给定温度下对热力学分区函数的贡献。由J. M. Frost编写的TISH代码可以与多项式拟合一起工作，用于研究带隙变形势能。

限制条件

  1. Twister

https://github.com/qtm-iisc/Twister/blob/main/README.md

TWISTER 是一个 Python 包，它帮助你在引入扭曲的二维材料之间找到和构造相称的莫尔超晶格。

TWISTER 还可以通过 LAMMPS 接口研究使用经典力场的莫尔超晶格的结构重构。请查看 FFRelaxation/ 以获取示例。

  • 转角双层磷烯。

从包含输入文件 get_ang.inp 的目录中，在终端运行以下命令：
python path_to_Get_Ang/SRC/get_ang.py

输入文件的文档可以在 Documentation/ 文件夹中找到。

为了找到适当的扭转角，运行 get_ang.inp 以获取一系列扭转角。

  1. 如果生成了输出文件，它们将具有没有不匹配的适当扭转角。

  2. 会生成一个 twist.inp 文件，包含新的晶格向量和最小变形及最小超晶格面积的扭转角。运行 twister.py 获取超晶格中的原子位置。

每个角度对应的输出文件将以 “Angle_%angle%” 的形式写入 solutions/ 文件夹中。
输出的文档可以在 Documentation/ 文件夹中找到。

为了可视化生成的结构，我们提供一个工具 tovasp.py，它读取 twist.inp 和 superlattice.dat 以生成 POSCAR.vasp。可以直接在 VESTA （http://jp-minerals.org/vesta）中进行可视化。
python path_to_Twister/SRC/tovasp.py

  1. Phasego

附件下载：http://dx.doi.org/10.17632/xp7gvmrxrg.1http://cpc.cs.qub.ac.uk/summaries/AEVQ_v2_0.html

“Phasego 包从第一性原理计算获得的声子态密度中提取亥姆霍兹自由能。在状态方程拟合的帮助下，它在固定温度/压力下降低了作为压力/温度函数的吉布斯自由能。基于准谐波近似（QHA），它计算所有感兴趣结构之间可能的相边界，最后自动绘制相图。对于单相分析，Phasego 可以从数值上推导出许多属性，例如热膨胀系数、体积模量、热容、热压、Hugoniot 压力-体积-温度关系、Gruneisen 参数和 Debye 温度。为了检验它的相变分析能力，我在这里举两个例子：半导体GaN和金属Fe。对于 GaN，Phasego 自动确定并绘制了所提供的闪锌矿 (ZB)、纤锌矿 (WZ) 和岩盐 (RS) 结构之间的相边界。在 Fe 的情况下，结果表明，在高温下，电子热激发自由能校正显着改变了体心立方 (bcc)、面心立方 (fcc) 和六方密堆积 (hcp) 之间的相界结构