第一性原理計算，其根源深植于量子力學(xué)的廣袤理論體系之中。它將眾多原子所構(gòu)建的復(fù)雜體系進行細致解構(gòu)，視作由多個電子與原子核相互交織而成的精密系統(tǒng)。此方法的核心要旨在于極力踐行 “非經(jīng)驗性” 的處理范式，最大程度地削減對實驗數(shù)據(jù)的倚賴，力求純粹憑借量子力學(xué)的基本原理來剖析問題。

在這個微觀的量子世界里，僅僅仰仗五個具有根本性意義的基本常數(shù)，即電子靜止質(zhì)量、電子電荷、普朗克常量、光速以及玻爾茲曼常量，便能夠開啟對體系能量、電子結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵物理性質(zhì)的深入探究之旅。例如，在對晶體材料的研究進程中，通過嚴謹求解薛定諤方程，充分考量電子與原子核之間千絲萬縷的相互作用，進而精準地確定電子的波函數(shù)。而這一電子波函數(shù)恰似一把神秘的鑰匙，能夠開啟通往電荷密度、態(tài)密度等諸多物理量精確計算的大門，從而為我們勾勒出電子在原子與分子周圍細致入微的分布圖景，以及在能量空間中錯落有致的排列態(tài)勢。

二、在研究中的優(yōu)勢

高精度確定材料性質(zhì)、節(jié)省實驗成本。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

涵蓋化學(xué)、物理、催化、環(huán)境、生命科學(xué)、材料等領(lǐng)域。

四、常用計算軟件

VASP、MS、GAUSSIAN、QE、CP2K等。

五、計算內(nèi)容詳情

電子結(jié)構(gòu)計算：電荷密度、電荷差分密度、態(tài)密度、能帶、費米能級、功函數(shù)、ELF。

幾何結(jié)構(gòu)計算：鍵長、鍵角、二面角、晶格常數(shù)、原子位置。

材料性質(zhì)計算：介電常數(shù)、彈性模量、磁導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、界面熱阻。

催化相關(guān)計算：HER、OER、ORR、NRR、CO2RR。

能量相關(guān)計算：吉布斯自由能、吸附能、摻雜能、形成能。

反應(yīng)相關(guān)計算：反應(yīng)路徑、反應(yīng)機理研究、過渡態(tài)搜索、能壘計算。

其他計算：聲子譜、異質(zhì)結(jié)、鋰 - 硫電池、堿金屬離子電池、高熵合金計算。