第四届固体与表面理论计算初级培训班(杭州,8月5日 - 8月8日)

原标题:第四届固体与表面理论计算初级培训班(杭州,8月5日 - 8月8日)

培训简介

随着量子理论和第一性原理计算方法的发展与各种计算程序的不断更新换代,理论计算在对实验现象的合理解释以及提高论文发表水准方面起到越来越重要的作用。对于想要专门做理论计算的高年级本科生和刚刚步入研究生阶段的同学来说,学校没有专门针对性的课程,网络信息又浩如烟海鱼龙混杂,如果没有人带领进行系统性学习,就很容易误入歧途,浪费宝贵的研究生时间。而对于专攻实验的同学来说,寻找优秀的理论计算合作者往往比较困难,如果沟通不好还会浪费双方的时间与精力。而自己进行计算虽然没有这种顾虑,又往往对复杂的理论心生畏惧,无从下手。

计算在化学和物理科学中的地位越来越重要,最近 20 年有关密度泛函理论 ( DFT ) 计算的文章飞速增长,能够自己掌握理论计算也成为发表 top 期刊的一大秘诀。初级班就是在理论计算席卷学术圈的大背景推出,给想要入门理论计算的同学和老师提供了一条捷径。经过 4 天的高强度密集学习,加之后期的复习和实践,学员可以快速的上手使用理论计算解决科学问题,也避免了走弯路。

课程特色

内容全面:4 天课程包含 22 章约 1000 页 ppt 的内容,涵盖了从基础理论到实战的所有常见的基本计算原理和操作方法。这个培训的出发点就是让刚刚接触材料和表面科学计算的同学能够系统性的学习一遍固体与表面的计算知识和程序操作,让学员能够以最快最专业的方式入门计算领域。这些内容在任何学校开设的研究生课程中都是学不到的。课上还会不断的穿插顶刊文献,诸如 Science,JACS,等,让学员知道如何把学到的知识用到顶刊的研究中

简化操作:每类计算都会给出多个实例和详细的输入文件,针对不同的情况选择不同的输入文件,搭建合理的结构模型,就可以把课上内容应用到自己的科研当中。课上提供超算账号,在完全的实战环境下学习。淘汰老的计算脚本和方法,把当前最好用最容易上手的脚本和方法分享,对新手极度友好,不走任何弯路。

课程系列:研之成理「固体与表面理论计算培训班」分为初级班和中级班。中级班又分为表面科学计算方向和材料科学计算方向。初级班针对 0 基础(此 0 基础是指有本科物理或者化学专业基础课的知识背景)的学员,涵盖了第一性原理计算基础知识和常见的计算方法,是学习第一性原理计算入门最快最有效的方法。中级班则采用分专题的方式讲授,课程的深度广度都比初级班增加不少,强烈建议在参加中级班之前先学习初级班内容。第一届中级班(表面方向)预计在 2019 年下半年举办,内容主要包含四个部分:(1) 第一性原理计算基础,(2) 表面电子结构分析方法,(3) 第一性原理分子动力学模拟,(4) 表面热力学、动力学和电化学计算。三个课程的涵盖内容可以用如下的图表示:

初级课程安排与详细内容

一、课程安排:

二、详细内容介绍:

本培训是以 VASP 程序作为教学主线的。

课前知识:Linux 基础(在上课之前有大概了解,不在课上浪费时间)

https://www.bilibili.com/video/av34202324

https://www.bilibili.com/video/av34600563

初级班课程内容约 1000 页 ppt,详细包含了课上细节内容,以纸质版讲义的形式发给学员,亦可课后作为资料书使用,不提供电子版,不得以任何形式复制、传播、出售。初级班所有授课内容包括但不限于:

一、基础知识

  • 计算化学,第一性原理计算概述,计算工作者的常识。
  • 量子化学理论,Hartree-Fork 方法,密度泛函理论,固体物理必要基础知识,固体能带理论。
  • 常用第一性原理程序简介和 VASP 原理简单介绍。
  • 第一性原理计算学习方法,资料,和自学途径。
  • Linux 系统使用,超算服务器的使用。
  • VASP(VTST) 编译安装,在自己的服务器上安装(ROOT 账户从下载 intel 编译器开始),在超算上安装(利用超算已有的系统环境),如何编译出效率高的 VASP。其他辅助功能的编译(VTST,选择性优化晶格矢量,vaspsol,periodic NBO,SSAdNDP等)

二、单点能计算

  • 晶体数据库的使用和技巧,cif 文件格式,ICSD,CCDC,Materials studio,Materials Project,AMCSD 等。
  • 势能面,单点能、结构优化、分子动力学模拟,最小点、极小点、过渡态,电子步、离子步,相对能量、绝对能量等概念。
  • VASP输入文件:INCAR,KPOINT,POTCAR,POSCAR,这四个文件的详细解读,和操作方法,包括:
  • INCAR 关键词全解析与建议使用表,
  • KPOINTS 文件的生成方法,选取K点的原则,自动生成k点方法,
  • POTCAR 的生成方法,不同赝势文件的选取,赝势方法的基本原理。
  • POSCAR 结构文件的生成方法,分数坐标,笛卡尔坐标。
  • VASP 输出文件:输出文件的分析,OUTCAR,OSIZCAR,stdout,CHGCAR 文件详解,其他输出文件的详细解读。

三、晶胞优化

  • 晶胞优化:结构优化的技巧和注意事项。
  • 选择性优化晶胞矢量。
  • 不同泛函的使用。
  • 原子电荷计算分析。
  • 实例一:theta-Al2O3 单点能计算和结构优化,
  • 实例二:文献重复不同泛函比较。

四、VASP的测试方法

  • 收敛性测试(KPOINTS,ENCUT,slab层数)。
  • 计算机构架和计算时间测试(如何节省机时,把 CPU 的速度发挥到极致,NCORE,NPAR,KPAR 解析,gam 版/std 版/ncl 版)。

五、态密度(DOS)的能带计算

  • DOS 计算:从分子轨道相互作用角度出发分析 DOS 和能带。态密度,投影态密度的计算与数据处理。利用 DOS 和能带分析材料和表面的电子结构。D-band center计算。Vaspkit 处理 DOS 方法,P4vasp 使用方法。
  • 实例一:Theta-Al2O3 的态密度,
  • 实例二:Ir,Pt,Au 的 d 带中心计算,
  • 实例三:顶刊重复 N2/Fe3 Al2O3 DOS 计算。
  • 能带计算:生成布里渊区中K点路径的方法,选取路径的技巧,vaspkit 自动生成k点路径,see kpath 的使用。能带结构的后处理,p4vasp-origin 处理能带图,pymatgen 生成能带图,vaspkit 生成能带图。
  • 实例一:金属 Au 能带结构,
  • 实例二:theta-Al2O3 的能带结构,
  • 实例三:二维材料 不同层数 MoS2 的能带结构,
  • 杂化泛函 HSE 对能带结构的影响,
  • 实例四:对比 HSE 和 PBE 的能带结构。

六、解决 VASP 计算不收敛和报错的方法。

  • SCF 的不收敛的解决办法。
  • 几何优化不收敛的解决办法。
  • 常见的 VASP 的报错和解决方法。

七、建模部分

  • 模块介绍,界面和功能,建模模块的功能和使用,切面加真空层,建立带根号的表面模型 (旋转晶格矢量)。
  • 实例一,构建 Na(111)/graphene 异质结,
  • 实例二,文献重复:构建 g-C3N4/TiO2 的界面材料,
  • 实例三,gamma-Al2O3(010) 模型的构建,
  • 实例四,alpha-Al2O3(0001) 面的构建和悬挂基团的选择,
  • 实例五,半导体表面用赝氢饱和的建模方法,
  • 实例六,做满足文章 TOC 要求的图。

八、表面物理化学

  • 表面物理化学基础知识:晶面指数,表面弛豫,表面重构,缺陷,slab模型,表面吸附理论。
  • 表面能计算的两种方法,slab 原子固定方法。
  • 静电势计算,范德华表面静电势分布。
  • 表面功函计算。

九、过渡态和催化基础理论

  • 表面吸附理论,吸附能计算,吸附物种间的相互作用,吸附热力学和吸附动力学。
  • 过渡态计算(CI-NEB,DIMER)的理论,快速找到过渡态的经验技巧,VTST 脚本库的使用。
  • 经典算例(金属表面分子扩散能垒),NEB 方法(撒点,弹簧力),CI-NEB 方法 ,VASP-VTST 提供的 NEB 优化算法,插点,后续处理。连用 CI-NEB 和 DIMER 快速寻着过渡态。
  • 画催化反应过程图。
  • 振动频率计算。

十、表面热力学和动力学

  • 计算配分函数校正自由能的基本原理,
  • 熵的校正,焓的校正,零点能校正,利用实验值校正,
  • 针对孤立分子和表面吸附分子做自由能校正的方法,
  • 反应动力学简介,反应速率常数计算。

十一、特殊体系参数

  • 强关联体系的设置方法(DFT + U)
  • 磁性体系的计算
  • 范德华校正的基本原理和设置
  • 铁磁性,反铁磁的自选排列,电子占据。
  • 杂化泛函的设置方法

十二、电子结构分析简介

  • Bader 电荷,绘制电荷密度,电荷差分密度,自旋密度图。

注:每次课都会穿插几篇当年最新文献计算重复计算,让上过初级班的学员都能自己重复出顶级期刊文献中部分计算内容。

讲师介绍

刘锦程,清华大学博士,长期从事表面催化和材料计算研究,对量化计算,第一性原理计算,分子动力学模拟有五年研究经验,精通 VASP,CP2K,Gaussian,ORCA熟练使用 JDFTx,Gromacs,ADF 等计算程序。近三年在表面催化,电催化,电池材料,过渡金属配合物等领域发表多篇文章。在JACS,Nat. Commun. ,ACS Catal.,Nano Energy, Natl. Sci. Rev. 等期刊上以第一作者发表纯理论计算文章,并与实验科学家合作在 Nat. Nanotech., Nat. Commun., PNAS,Adv. Mater., JACS 等期刊上发表多篇合作文章。

Google Scholar:

https://scholar.google.com/citations?user=hAkSR2wAAAAJ&hl=en

培训时间地点

时间:2019年8月05日 - 8月08日,9:00 - 12:00;13:30 - 5:30

地点:杭州市西湖区古墩路598号同人广场C座,唐人·儒亿酒店

住宿:酒店代订请联系陈老师,18969084992(微信同号)。住宿参考价格如下:

豪华大床房(含早):300 元/天;豪华标准间(含早):300 元/天

报名相关

报名费:2500 元/人 (含价值 200 元并行科技 2000 核时的试算机时);费用包含全四天的听课费、讲义费。食宿以及交通费用自理。缴费完成后,请将缴费成功界面截图发到邮箱rationalscience@163.com。

付费方式

1)银行卡对公支付

收款单位账号信息:

帐 号:1202024609800002594

户 名:研之成理(杭州)网络科技有限责任公司

开户行:中国工商银行杭州浙大支行

2)支付宝转账:扫描下方二维码

(先下载该图片到手机本地相册,然后通过支付宝扫一扫付款,如果无法通过支付宝汇款,请通过银行转行方式)

3)现场缴费

现场支持公务卡刷卡,选择现场缴费的学员需要交纳 500 元押金才能预留座位。

注意:付费时备注请务必填写「理论培训费 + 付费人姓名 + 单位」,方便工作人员确认,

报名方通道:(识别下方二维码,填写报名表,工作人员会在 24 h 内联系你)

报名咨询:陈老师 18969084992(微信同号)

欢迎参加培训的老师和同学参与研之成理与浙江大学催化研究所共同举办的首届固体与表面理论计算青年学者论坛(地点在培训会场附近,时间:08月09号-08月10号),论坛具体详情请见推文:

有趣灵魂与实用干货的碰撞!固体与表面理论计算「青年学者」论坛欢迎您!

主办单位

研之成理自然科学研究中心、并行科技等

培训须知

1. 每个人在报到时都会提供盖有公章的纸质会议通知。若当前会议通知不方便报销,我们也可以按照报名者的要求进行调整,请通过微信联系我们。

2. 如果报名后,我们尝试通过报名表中的各种联系方式联系报名者但经过数日都没有收到任何回复,本次报名将作废,且报名未来的培训时将不再受理。我们希望发来报名表的都是真心要参加培训学习知识的人,请尽量避免浪费有限的培训名额。

4. 培训内容包含大量练习和演示,故强烈建议参加者携带笔记本电脑(Windows 系统 64位,对配置无要求),并注意充电。

5. 课前知识:Linux 基础(在上课之前有大概了解,不要求掌握 Linux 系统操作,知道一些基本命令的作用,比如 ls,cd,grep,cat,vi 是什么意思)。

Linux 系统入门视频教程:

https://www.bilibili.com/video/av34202324

https://www.bilibili.com/video/av34600563

初级班课程内容包含 1000 多页原创 ppt,中级班内容会更多,详细包含了课上细节内容,以纸质版讲义的形式发给学员,亦可课后作为资料书使用,不提供电子版,不得以任何形式传播给他人。

6. 本次培训全程严禁拍摄。对于多次劝阻无效者,主办方有权请其离开会场。培训所发讲义和录音不得私下复制、传播、售卖以及发布到网络。如有发现并核实,主办方将追究其法律责任。最近有发现其他组织的培训课程盗用此培训大纲,请大家辨别培训的质量,以免参加一些质量不佳的培训,白白浪费时间和经费。返回搜狐,查看更多

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