匯總常用的計算軟件
VASP（付費商用軟件）
軟件介紹：VASP全稱Vienna Ab-initio Simulation Package，是維也納大學Hafner小組開發的進行電子結構計算和量子力學-分子動力學模擬軟件包。是目前材料模擬和計算物質科學研究中最流行的商用軟件之一。一般采用周期性邊界條件來處理原子、分子、團簇、納米線，薄膜、晶體、準晶和自定性材料，以及表面體系、以太體系和固體，可以計算材料的結構參數和構型、狀態方程和力學性質、電子結構、光學、磁學和晶格動力學性質等等。
主要功能和特點：
1、采用周期性邊界條件(或超原胞模型)處理原子、分子、團簇、納米線(或管)、薄膜、晶體、準晶和無定性材料，以及表面體系和固體
2、計算材料的結構參數(鍵長,鍵角,晶格常數，原子位置等)和構型
3、計算材料的狀態方程和力學性質(體彈性模量和彈性常數)
4、計算材料的電子結構(能級、電荷密度分布、能帶、電子態密度和ELF)
5、計算材料的光學性質
6、計算材料的磁學性質
7、計算材料的晶格動力學性質(聲子譜等)
8、表面體系的模擬(重構、表面態和STM模擬)
9、從頭分子動力學模擬
10、計算材料的激發態(GW準粒子修正)
Gaussian(付費商用軟件)
官網：https://gaussian.com
軟件介紹：Gaussian軟件是目前計算化學領域內最流行、應用范圍最廣的綜合性量子化學計算程序包。適用于Windows、Mac OS X, Unix/Linux系統，它最早是由美國卡內基梅隆大學的約翰·波普（John. A. Pople, 1998年諾貝爾化學獎獲得者）在60年度末、70年代初主導開發的。Gaussian軟件基于量子力學而開發，它致力于把量子力學理論應用于實際問題，它可以通過一些基本命令驗證和預測目標體系幾乎所有的性質。此外，可視化軟件GaussView的發布及計算機的快速發展更是大大降低了理論計算的門檻，使得各領域研究者能夠輕松使用Gaussian研究和分析各種科學問題。
主要功能和特點：
軟件適用于基態和激發態體系，可以預測周期體系的能量，結構和分子軌道
過渡態能量和結構
分子鍵和反應能量
分子軌道，原子電荷和電勢
分子振動頻率
材料的紅外和拉曼光譜模擬
材料的核磁性質模擬
極化率和超極化率計算
熱力學性質和反應路徑計算
LAMMPS（開源軟件）
官網：https://lammps.sandia.gov/
軟件介紹：LAMMPS全稱為Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator，可以翻譯為大規模原子分子并行模擬器，主要用于分子動力學相關的一些計算和模擬工作。Lammps程序運行環境為單CPU和多CPU,采用消息響應和模擬域的空間分解并行機制。Lammps程序代碼共享和模塊化設計，具有功能易于擴充的特性。從應用上來看，分子動力學所涉及到的領域，LAMMPS代碼也都涉及到了。LAMMPS由美國Sandia國家實驗室開發，以GPL license發布，即開放源代碼且可以免費獲取使用，這意味著使用者可以根據自己的需要自行修改源代碼。LAMMPS可以支持包括氣態，液態或者固態相形態下、各種系綜下、百萬級的原子分子體系，并提供支持多種勢函數。且LAMMPS有良好的并行擴展性。
主要功能和特點：
適用于建模軟物質，比如生物分子和聚合物
適用于固態材料，比如金屬和半導體
適用于粗粒子和介觀材料
用于建模原子、介觀、連續尺度物質
模擬適用材料在不同的熱、力學、化學條件下的性質變化
是一種系統化方法。
CP2K（開源軟件）
軟件介紹：?CP2K也是一款著名的從頭算分子動力學軟件。. 和CPMD很像，它是由馬克斯-普朗克研究中心早在2000年發起的一項用于固體物理研究的項目，全部代碼使用Fortran 95寫成。. 現在它已轉由蘇黎世ETH和蘇黎世大學維護，成為一個開源的項目，遵從GPL協議，用戶可以從其官方網站下載到源代碼。. CP2K也是基于密度泛函理論 (DFT)，但與CPMD不同的是，它不是單獨采用平面波基矢，而是使用混合的高斯平面波近似 (GPW)以及多粒子勢，可以計算更大的體系。
主要功能和特點：
第一原理電子結構計算，DFT能量和力，Hartree-Fock能量和力，Moeller-Plesset二階微擾理論（MP2）能量和力，隨機相位近似(RPA)能量
適用于周期邊界條件，基集包括各種標準的Gaussian型軌道(GTOS), 贗勢平面波(PW)以及Gaussian和平面波混合基(GPW/GAPW)
包含模守恒贗勢、GTH、非線性核矯正贗勢或者全電子計算
包含很多交換關聯泛函,比如LDA(PADE), BLYP以及PBE，同時也可以使用B3LYP、HSE等雜化泛函
可以使用DFT-D3 等色散校正
通過TDDFPT計算激發態
包含很多分子動力學方法，比如Born-Oppenheimer 分子動力學(BOMD)，Ehrenfest 分子動力學(EMD)，近似Car-Parrinello如Langevin Born-Oppenheimer分子動力學
混合量子經典模擬（QM/MM）
包含用于估計QM和MM之間庫侖相互作用的實空間多重網格方法
線性縮放靜電耦合處理周期性邊界條件
六、QUANTUMESPRESSO（開源軟件）
官網：http://www.quantum-espresso.org/
軟件介紹：ESPRESSO意為“op(E)n (S)ource (P)ackage for (R)esearch in (E)lectronic (S)tructure, (S)imulation, and (O)ptimization”。Quantum-ESPRESSO軟件包基于密度泛函理論，使用平面波基組和贗勢。
主要功能和特點：
基態計算
自洽場總能量，力，和張量
使用迭代對角技術，阻尼動力學，和共軛梯度進行能量最小化
Kohn-Sham軌道,Gamma點，k點取樣，各種展寬技術（Fermi-Dirac，Gaussian，Methfessel-Paxton，Marzari-Vanderbilt）
模守恒贗勢和超軟贗勢，PAW
交換關聯泛函：LDA，GGA（PW91，PBE，B88-P86，BLYP），meta-GGA，精確交換泛函，雜化泛函
LDA+U,Berry相極化
自旋軌道耦合和非共線磁性
最大局域化函數
聲子頻率，以及任意波矢的本征矢
完全聲子色散，實空間的原子間力常數
平移和轉動的聲音求和規則
有效電荷和色散張量
電-聲相互作用
三階非諧聲子壽命
紅外和Raman交叉部分
EPR和NMR化學位移
從頭分子動力學
Car-Parrinello分子動力學
Born-Oppenheimer分子動力學
使用準牛頓BFGS條件的GDIIS
阻尼動力學
離子共軛梯度最小化
投影速度Verlet算法
過渡態和能量最小化
Born-Oppenheimer NEB
Born-Oppenheimer弦動力學
Wien2k（商用收費軟件）
官網：http://www.wien2k.at/index.html
軟件介紹：WIEN2K軟件包是目前使用密度泛函理論計算周期性體系的電子結構的最精確的計算程序之一。 它在密度泛函理論框架下使用局域 (自旋）密度近似 (L (S)DA)或廣義梯度近似 (GGA)，采用全勢 (Full Potential, FP)方法和 (線性）增廣平面波 ((L)APW)+局域軌道 (lo)基組。Wien2k是用密度泛函理論計算固體的電子結構。它基于鍵結構計算最準確的方案—完全勢能（線性）增廣平面波((L)APW)+局域軌道(lo)方法。Wien2K耗時，但是更精確，因此預測電子結構，化學鍵比較準確，其他性質的計算也很精確。體系不大，可選Wien2k。在密度泛函中可以使用局域（自旋）密度近似(LDA)或廣義梯度近似(GGA)。WIEN 2000使用全電子方案，包含相對論影響。
主要功能和特點：
鍵能和態密度，電子密度和自旋密度，X射線結構因子
總能量，力，平衡結構，結構優化，分子動力學，電場梯度
異構體位移，超精細場，自旋極化
自旋-軌道耦合
X射線發射和吸收譜
電子能量損失譜計算固體的光學特性
能帶和態密度
電子密度和自旋密度、X射線結構因子
LDA,GGA,meta-GGA,LDA+U,軌道極化
中心對稱和非中心對稱晶格，內置230個空間群
圖形用戶界面和用戶指南
Abinit（開源軟件）
官網：https://www.abinit.org
軟件介紹：ABINIT是采用GNU開放源代碼的形式來發布的，可以免費下載使用。其主程序使用贗勢和平面波，用密度泛函理論計算總能量，電荷密度，分子和周期性固體的電子結構，進行幾何優化和分子動力學模擬，用TDDFT（對分子）或GW近似（多體微擾理論）計算激發態。此外還提供了大量的工具程序。程序的基組庫包括了元素周期表1-109號所有元素。ABINIT適于固體物理，材料科學，化學和材料工程的研究，包括固體，分子，材料的表面，以及界面，如導體、半導體、絕緣體和金屬。ABINIT的主程序使用贗勢和平面波，用密度泛函理論計算總能量，電荷密度，分子和周期性固體的電子結構，進行幾何優化和分子動力學模擬， 用TDDFT（對分子）或GW近似（多體微擾理論）計算激發態。此外還提供了大量的工具程序。程序的基組庫包括了元素周期表1-109號所有元素。
主要功能和特點：
可以處理金屬和絕緣系統。
晶胞可以是正交或者非正交
電子體系可以用自旋極化和自旋非極化計算，計算時可增加少數和多數自旋占用數的可能性以及自旋的起始組態。
總能量、力、應力和電子結構的計算可以考慮自旋-軌道耦合。
對周期性體系，基于Berry相，使用適當的哈密頓量，可以對絕緣體施加有限的電場。
計算內部電子本征值。
可以輸出費米能級附近的態電荷密度，并提供一個簡單的方法進行STM圖像計算。
可以在任何點的一個球體內計算分解DOS角動量，并提供STS圖譜分析。
使用雙組份自洽DFT,可以計算正電子的壽命和湮沒率，包括力和應力計算、LDA和GGA、正則守恒以及PAW。
可以使用小波基組。
在PAW計算的基礎上，可以使用DFT+U近似，包括自旋極化、自旋極化和旋量。
在PAW計算的基礎上，可以進行局域交換近似。
可以計算應力，極化率，自洽聲子計算。
采用GW近似計算電離能和親和能。
計算使用平面波和贗勢
總能量的計算使用密度泛函理論（DFT）
自洽場計算生成DFT基態，以及相關的能量和密度
程序可以使用多種不同的贗勢
程序本身可以處理金屬和絕緣體系
晶胞可以是正交或者非正交。計算可以輸入任何對稱性及相應的k-點集
電子體系可以用自旋極化和自旋非極化計算
總能量，力，張量和電子結構的計算可以考慮自旋-軌道耦合
能量可分解為不同的成分（局域勢，XC，Hartree…）
計算內部電子本征值
230個空間群和1191個Shubnikov磁群的對稱性分析
用解析公式計算Hellman-Feynman力
計算應力,極化和響應
計算近似的和準確的磁化系數矩陣和介電矩陣
解析計算電子本征能量的導數
計算光學傳導性
Born有效電荷的能帶分解，以及局域化張量的計算
CASTEP（限制開源軟件，對于英國研究人員免費，其他地區收費）
官網：http://www.castep.org/
軟件介紹：CASTEP(Cambridge Sequential Total Energy Package)是一個基于密度泛函方法的從頭算量子力學程序。總能量包含動能、靜電能和交換關聯能三部分，各部分能量都可以表示成密度的函數。
主要功能和特點：
計算總能量、力和張量，包含或不包含內部/外部束縛的幾何結構放松，
NVE/NVT/Langevin分子動力學，
過渡態搜索，彈性系數，
用線性響應理論計算聲子頻率。
智能選擇關鍵參量（基組，FFT網格，K-點，收斂閾值……），選擇局域和非局域交換-相關泛函，整個周期表的超軟和常規贗勢，顯示能帶結構、局域和部分態密度，計算含頻介電函數和光學特性
任務控制與重新開始計算：選擇并行化數據分配方案（k，G或k+G），選擇CPU數量，指定服務器，監視幾何優化的能量和梯度，升級結構，殺死遠程服務器的任務，重新開始SCF，MD和幾何優化
紫外/可見光譜，Mulliken布居和電荷分析，鍵級分析，顯示電荷、自旋以及形變密度，顯示體特性的3D輪廓圖和2D截面圖，計算靜態彈性常數，聲子散射， 總態密度和態的投影聲子密度，熱動力學特性（生成熱，自由能，焓，熵，Debye溫度），材料缺陷的特性，顯示能帶，用3D形式顯示體系的電荷密度和波函，宏觀缺陷的特性（如斷裂，晶粒邊界）
其它：多個k-點，實空間或者倒空間的贗勢表示，完全使用對稱性減少k-點集合，SCF選項：DIIS，密度混合，smearing
可設置自旋態，用于模擬磁性體系
CASTEP計算固體材料的IR光譜
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