【正文】 達為： 形式確定有兩種方法：局域密度近似（LDA,Local Density Approximation）和廣義梯度近似（GGA, General Gradient Approximation）。這雖然對基態(tài)性質(zhì)如電荷密度，總能量以及力影響不大，但在導帶狀態(tài)計算中卻是個大問題，如關于光學性質(zhì)，運輸性質(zhì)等的計算。3． LDA簡單的認為計算體系是順磁性(Paramagnetic)的，對于包含未配對(Unpaired)自旋體系采用局域自旋密度近似（LSDA）（對自旋向上(spin up)和向下(spin down)的電子分別采用密度泛函計算）是很有用的，比如費米能級(Fermi level)處半填充的系統(tǒng)。 :exchangecorrelation energy per particles in an uniform electron gas 。反射系數(shù)（Reflection Coefficient）可以簡單通過將垂直光束照射材料的表面引起在計算光學性質(zhì)時一般先計算虛部的介電常數(shù)，其他的性質(zhì)與介電常數(shù)之間建立關系。從虛部介電常數(shù)可以進一步得到材料電子的能量損失函數(shù)(Energy Loss Function)，它描述了電子通過均勻的電介質(zhì)時能量的損失情況，計算式如下所示：在實驗中我們可以測定的光學性質(zhì)參數(shù)有吸收系數(shù)和反射系數(shù)。這些因素就限制了對其光學參數(shù)的預測。在CASTEP虛部介電常數(shù)的計算按照方程9進行：矢量定義光束電場的極化性質(zhì)。用于描述電子態(tài)轉變的位置算符矩陣元素通常用動量算符矩陣元素來表示，這樣可以在倒易點陣空間直接的進行計算。采用規(guī)范保守勢計算結果發(fā)現(xiàn)與采用超軟贗勢計算符合的很好，因此額外的那部分矩陣元素對于計算結果的影響不大。Drude限制參數(shù)描述了計算過程中未涉及因素引起光譜寬化現(xiàn)象，比如電子間的散射效應（包括Auger效應）、電子與聲子之間的散射效應以及電子與晶體結構缺陷之間的散射效應等。 zone K點數(shù)量(Number of kpoints for Brillouin zone integration)：在計算光學性質(zhì)矩陣元素時Brillouin zone選取的K點數(shù)量應當是合適的，與電子能量相比，矩陣元素在Brillouin zone變化更快，因此必須選取足夠數(shù)量的K點來提高矩陣元素計算結果的準確性。 狀態(tài)密度在Brillouin zone區(qū)的表示：給定能帶n對應的狀態(tài)密度定義為： 描述了特定的能帶分布情況，積分在整個Brillouin zone進行。借助于狀態(tài)密度這個數(shù)學概念可以直接對電子能量分布進行積分而避免了對整個Brillouin zone積分。用這種方法繪制的狀態(tài)密度分布圖不存在類似于vanHove奇點尖銳分布，但只需要少量的K點即可。 偏態(tài)密度（PDOS）和局域狀態(tài)密度(LDOS)偏態(tài)密度（PDOS）和局域狀態(tài)密度是一種分析電子能帶結構有效的半經(jīng)驗方法。LDOS和PDOS提供了一種定量分析電子雜化狀態(tài)的方法，對于解釋XPS和光譜峰值的起源很有幫助。無限數(shù)目的電子波函數(shù)計算利用Bloch定理轉變?yōu)橛糜邢迶?shù)量ｋ點計算有限數(shù)量的波函數(shù)。Payne以及Srivastava and Weaire等人的文獻提供特殊ｋ點選擇方法以及求和加權的評論。當對對稱性不同的兩個體系的能量進行對比時，與ｋ點取樣相關的計算收斂精度要更高，例如比較ＦＣＣ或ＨＣＰ結構相對穩(wěn)定性。MonkhorstPack網(wǎng)絡采用三個積分來定義，qi where i=1,2,3，確定了與主坐標軸之間的偏差。up=(p1)/qi Where p varies from 1 to qi. 計算材料學報告中應當注意的問題：隨著新一帶材料學計算軟件的不斷開發(fā)和更新，采用計算機來模擬和預測材料的性能已經(jīng)成為計算材料科學中的前沿熱點，每年全世界有數(shù)百篇與此相關的論文發(fā)表。為此，他們提出以下的指導性意見：影響計算結果精度的因素：（ PPs）: If used, identify them. Any deviation from standard, published PPs should be described in sufficient detail for the work to be reproducible.2. k points: Report the sampling that was used and which convergence tests were performed.3. Basis sets/kinetic energy cutoff: Basis sets should be identified and, if nonstandard, the reason for using them given. If feasible, a calculation should be repeated with another appropriate basis set and the result reported. If plane waves are used the cutoff should be given along with the convergence it affords.4. Trajectory length and time step in AIMD: Motivate why they are appropriate.5. Equilibration in AIMD: How are the initial configurations prepared?6. Fictitious electron mass in CPMD: Report and motivate the choosen mass.(b) Factors affecting accuracy:1. Functional: First and foremost, which functional was used? It is a good practice to repeat some of the key calculations using a second functional and report the result. This provides an estimate of the accuracy as well as information highly important Topical Review R27 for further development of functionals. Even negative results are valuable—which functional not to use for a specific system.2. System size: Is the property under study converged with respect to the size of the super cell or cluster?3. Relaxation: Report on whether only volume or full relaxation was used. Justify the reliability of any results obtained for an unrelaxed system.4. Boundary conditions: The exact treatment of the boundary conditions should be described for a simulation where the system is not a simple bulk crystal.利用CASTEP模擬計算實例一， 計算本征半導體硅的能帶結構和狀態(tài)密度等性質(zhì)計算過程分為三個步驟：首先是建立硅的晶體結構計算模型，這個可以在MS物質(zhì)結構數(shù)據(jù)庫中調(diào)用即可。最后是計算性質(zhì)，在計算狀態(tài)密度時可以計算不同原子各個軌道按照角動量分布的偏態(tài)密度（PDOS），當體系是自旋極化時，偏態(tài)密度（PDOS）中包含了體系多數(shù)自旋(majority spin)和少數(shù)自旋(minority spin)的偏態(tài)密度（PDOS）。詳細的計算結果和計算方法見本文所附帶的專門文章。三，F(xiàn)eS2性質(zhì)計算二硫化亞鐵是一種受到廣泛研究的窄帶隙的半導體。詳細結果見文章三。詳細結果見文章四。從雜化軌道類型來看，硅為sp3雜化，BN為sp2雜化。狀態(tài)密度(DOS)圖來看，ZnO and Cu2O型半導體各個分波區(qū)分是很明顯的， 雜化型半導體狀態(tài)密度各個分波區(qū)分并不明顯，一般為連續(xù)型，原子軌道混合在這些半導體中是很明顯的。 (LDA), and A176。B respectively at the equilibrium lattice parameters ao = 5:32 176?，F(xiàn)將文獻結果與作者結果列圖如下：從多數(shù)自旋(majority spin)密度和少數(shù)自旋(minority spin)密度圖中可以明顯的得到體系電子電導的單自旋極化現(xiàn)象，半金屬特性是明顯的。如下所示：八，DPD動力學模擬雙相分離作者利用這一模塊初步進行了雙相分離動力學模擬，利用這個模塊模擬了水和油兩相的分離情況。每上一個階梯都會增加泛函形式的復雜性。泛函的交換部分就準確的用均勻電子氣的微分表達。ＧＧＡ泛函包含了兩個主要的方向：一個稱為“無參數(shù)”，泛函中新的參數(shù)通過已知形式中參數(shù)或在其它準確理論幫助下得到。MetaGGA:第三階梯的泛函使用了電子密度拉普拉斯算符或動能密度作為額外的自由度。每個粒子的能量可以通過SE多體波函數(shù)計算得到，這就是HartreeFock(HF)交換公式。一種方法是亞體系泛函，體系不同的部分采用了經(jīng)過不同修飾的泛函來描述每個部分主要的物理相關作用。通過對實驗數(shù)據(jù)擬和或SE計算的準確值建立的泛函是另一種稱為雜化(hybrids)泛函。雜化TPSSh是TPSS與HF交換的混合形式，雜化泛函和其他泛函使用性能的不確定性與擬和時采用的原子和分子種類以及性質(zhì)有關。選擇合適泛函計算：某個計算模擬中泛函的選擇過程是一個應當引起足夠重視的環(huán)節(jié)，在同一個軟件包中同時的使用各種可能的泛函和僅發(fā)表與已知實驗結論一致的計算結果違背了“預測”計算前提，實際上這種一致性在很多時候僅僅是一個巧合。對某些體系和性質(zhì)的計算采用LDA要比GGA好，特別是表面能和許多氧化物性質(zhì)的計算。PBE和PW91泛函采用了類似的方法來構建，計算結果的差別也不大。就像其他研究一樣，論文提供了對某個新問題成功的選用泛函的詳細情況。LDA計算的單個空位的形成能，,(3)。而且，在計算中如果選用的泛函并沒有給出滿意的計算結果，我們并不能因此輕易的放棄它。對在其他方面的應用，特別是要得到量化信息，誤差界限會增大使得獨立的預測就無法給出。另一個問題就是LDA或GGA泛函對半導體或絕緣體能帶帶隙計算結果的可重復性不強。作為一種主要的改進方法，僅僅采用自旋極化也是不夠的。實驗中發(fā)現(xiàn)一氧化碳分子會直接吸附在單個的Pt（111）表面上。幾種常見的贗勢形式及表達式By XBAPRSAll Rights Received.For more informations ,please correspond to xbaprs2005824分子力場計算方法概論分子力場計算等級介于第一原理計算和經(jīng)典分子動力學之間,是一種半經(jīng)驗的算法,在MS中Forcesite就是這種算法的模塊。分子力場的算法實際與經(jīng)典分子動力學中對原子相互作用的描述有些類似。：Dihedral angle torsion。Crossterms是為了提高計算準確性引入的校正項，存在這些項的分子力場計算方法一般是現(xiàn)代力場算法，這些校正項用來表示鄰近原子對化學建以及鍵角的畸變。Nonbond作用有三部分構成：Van der Waals (VdW)、Electrostatic (Coulomb) and Hydrogen bond (hbond)。分子力場計算方法特點分子力場計算方法與嚴格的量子力學算法相比，最大的特點就是處理體系可以很大。3． 在分子力場計算中可以方便的引入各種約束條件，比如固定結構中部分原子的坐標，固定晶體晶格常數(shù)，晶體體積等，這些約束在研究類似于界面問題時是很重要的。PCFF基于CFF91構建，主要增加了聚合物，金屬以及分子篩體系方面的計算參數(shù)。CVFF算法應用廣泛，因此其計算是可靠的，主要用于計算多肽和蛋白質(zhì)結構。28