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中级班培训为期4天(线下，每天8小时)，涵盖了1000多页PPT，几十个实战算例，计算案例操作视频，现场提供免费的超算上机练习。经过刘锦程博士一年多精心备课，此次培训通过深入表面计算领域最前沿，解密计算TOP期刊！
建议：中级班课程要求学员曾上过初级班，或者有至少一年以上的第一性原理计算经验！（初学者请先参加初级班，否则可能中级班完全跟不上！）
理论计算的文章要怎样发到JACS及以上的期刊？除了好的Idea，在技术上有四大法宝，中级班就是围绕这四个主题展开的。
- 热力学分析
- 动力学分析
- 电子结构分析
- 从头算分子动力学
- 高通量计算+机器学习
1. 表面催化反应热力学和动力学
表面与表面能
原子堆积方式，FCC、HCP、BCC，Miller指数，高miller指数晶面与台阶面，表面弛豫与重构，对称和非对称的slab模型，对称和非对称表面的表面能计算，金属表面能和功函数据库，原子坐标固定，纳米颗粒的结构和表面能关系，Wulff construction计算，纳米催化中的晶面效应。
表面吸附
吸附类型（化学吸附、物理吸附、解离吸附），吸附能计算，吸附位点，吸附计算注意事项，吸附物种间的相互作用，覆盖度，平均吸附能，最后一分子的吸附能。化学平衡，表面吸附平衡，Langmuir吸附等温式与前提假设，熵变对吸附的影响，覆盖度和温度/压力/吸附能关系计算，多组分气体吸附平衡，催化剂中毒微观原理，表面化学势的计算与表面热稳定性计算，催化剂中毒常见案例。表面催化计算研究思路。
过渡态搜索
过渡态判据，无过渡态反应类型，寻找过渡态方法综述，chain-of-states搜索方法和原理，传统PEB方法(plain
elastic band)方法遇到的问题，NEB中nudge过程原理，Climbing Image原理，判断插点个数，插点方法，nebmovie.pl生成movie判断插点合理性，CINEB的INCAR关键词和计算方法，VTST优化算法解析，nebresults.pl，nebbarrier.pl, nebspline.pl, nebef.pl等VTST脚本，neb.dat、spline.dat、exts.dat、mep.eps文件自动判断NEB路径上的极值点，Dimer方法原理，选择Dimer，平移Dimer过程，Dimer发展历史，Dimer的INCAR关键词和计算方法，MODECAR生成，DIMCAR、CENTCAR和NEWMODECAR解读，生成DIMER方向movie预判过渡态计算是否成功，VTST过渡态计算收敛判断，过渡态搜索常见问题和解决方案。扩散系数与离子电导计算。NEB+Dimer高效搜索过渡态，neb2dim.pl。NEB计算线性插点的问题，IDPP插点原理，使用pymatgen-diffusion和pymatgen做IDPP非线型插点。
频率计算
Hessian矩阵，力常数矩阵对角化，孤立和吸附分子振动区别，零点振动能，有限位移和DFPT方法频率计算INCAR，Jmol观察振动，振动数据提取和分析。
热力学数据计算
系综配分函数，分子配分函数，热力学量与配分函数的关系，内能、亥姆霍兹自由能、焓、吉布斯自由能、熵、等容热容、等压热容，理想气体假设，能量成分的拆分，平动、转动、振动、电子跃迁的配分函数，和其对各种热力学量的贡献计算，振动频率、温度和熵的关系，0K热力学数据校正计算，实际温度热力学数据校正计算，VASPKIT计算吸附分子热力学量，吸附分子和孤立分子的热力学量计算区别。气体分子的自由能校正，查实验数据热力学表JANAF-NIST，使用Gaussian程序做频率计算得到热力学数据，VASPKIT计算孤立分子热力学量。
化学反应速率常数计算
基元反应，单分子多分子基元反应速率方程，稳态平衡和速率方程关系，反应速率常数计算，Arrhenius equation，eyring equation推导，指前因子计算，表观活化能拟合，过渡态理论，准平衡态假设，过渡态络合物，透热系数，Recrossing问题，判断基元反应是否容易发生，Eyring过渡态理论的局限性，ΔGa/温度/反应速率常数k之间的关系，半衰期，谐振过渡态理论HTST公式，吸附和脱附步骤反应速率，Knudsen-Langmuir equation，隧穿效应，Wigner方法计算透热系数。
催化反应机理
Langmuir-Hinshelwood (LH) mechanism，Eley-Rideal (ER) mechanism，Mars-Van Krevelen (MvK) mechanism，及其速率方程组。LH实例合成氨反应，ER实例Volmer-Heyrovsky HER，MvK实例低温CO氧化反应。催化循环和总包反应能量。
微观动力学模拟简介
TOF(Turnover frequency),TON(Turnover number)，微观动力学模拟，稳态近似，平均场近似，联立和求解微分方程组，CatMap的使用，CatMap 输入文件，形成能的计算，shomate_gas，绘制速率-温度/压力图，输出覆盖度图，提取自由能势能面，绘制吸附能火山曲线，定义linear scaling，拟合BEP关系线。
决速步和决速态理论
决速步，决速步理论推导出解析的TOF的表达式，温度/分压对TOF影响，k表象，E表象，决速态，TOF-determining transition state (TDTS)，TOF-determining intermediate (TDI)。
BEP和火山曲线
BEP关系，甲烷C-H活化/NO分解等催化反应中的BEP关系，BEP关系注意事项，截距和斜率规律。BEP关系最新拓展：配位数，d带中心，态密度，费米能级，电离能，功函等等的线性规律。
高通量计算与机器学习
Materials project数据库API使用和批量获取结构方法。Pymatgen简介，自动化表面切割，自动生成表面吸附结构，自动绘制能带结构，态密度图，稳定性相图。目前较为成熟机器学习软件简介：LASP，DP-GEN，SISSO，CGCNN，AiiDA等。
2. 电子结构分析
常见VASP第一性原理计算中的电子结构分析手段总述。
态密度
态密度和能带形成的基本理论，案例分析（单原子催化剂，表面离子缺陷态，表面态，d带中心，催化吸附的轨道相互作用模型），态密度计算方法，p4vasp和VASPKIT后处理分析，态密度的积分，pymatgen自动画态密度图，K点选取和ISMEAR对态密度计算影响，DOSCAR详解，过渡金属金属的d带中心计算和催化吸附的关系计算，N2分子和表面团簇催化剂的轨道相互作用模型分析。
轨道相互作用基础知识，高斯计算提取分子轨道，载体和吸附分子态密度作用分析，CO/Ni，N2/Fe3催化剂的轨道相互作用模型分析。
电荷密度和原子电荷
CHCGAR的格式，分解CHGCAR成tot和mag，VESTA作等值面图，二维切面图。VASPKIT处理电荷密度文件，电荷密度差分，吸附分子CO，N2吸附前后的电荷密度差，石墨烯插锂前后的电荷密度差；变形电荷密度；外场下的电荷密度差；平面平均的电荷密度差。Partial charge density计算方法流程，实空间波函数提取，绘制分子的分子轨道图，绘制VBM和CBM的电荷密度/波函数，绘制缺陷态/隙间态的电荷密度/波函数，研究激发电子的分布，STM计算和Partial Charge Density对应关系，STM“针尖偏压” 和 “恒定高度”模拟。Bader电荷，全电子电荷密度生成，AIM(atom-in-molecule)电荷划分方法，按照原子电荷着色的结构图。
ELF、静电势和功函
功函数，分析异质结静电势，静电势分析表面负载团簇的电子流向，分子表面和载体表面静电势分布，受阻路易斯酸碱对分析。电子定域化函数(ELF)，ELF研究表面催化反应过渡态、电子化合物、缺陷态、分子团簇、吸附分子。
COOP、COHP
晶体轨道重叠布居COOP和晶体轨道哈密顿布居COHP基本原理，案例：COHP用于研究单原子Pt催化剂和CO的相互强弱，COHP用于NRR电催化反应分析，用于研究磁性影响的晶体相变，高压固体研究，镧硼新材料。Lobster计算COOP和COHP，Wxdragon使用，计算COHP的INCAR和注意事项，lobsterin输入文件，投影到基组的类型，投影到基组做包含的轨道，Spilling误差，指定原子对，指定距离范围，高斯展宽，打印Mulliken and Löwdin电荷，Lobster计算重启，输出轨道的实空间轨道（PAW或LCAO）数据。Lobster计算实例：金刚石，CO/Ni，孤立CO分子。
periodic NBO、ssAdNDP
电子定域化方法简介NBO和Periodic NBO 概述，对密度矩阵部分对角化+轨道权重的正交化，平面波基组到高斯基组的投影方法，NBO和Period NBO程序介绍，提取单中心，双中心的NBO。NAO(Natural atomic orbital)的轨道系数、NPA(Natural Population Analysis)电荷，Periodic NBO 程序编译，投影程序的编译projection.exe，basis.inp高斯基组文件准备，EMSL/斯图加特等主流基组库使用。实例：晶体Si的NBO计算，NBO轨道绘制和NBO计算结果分析。实例: CO/Ni。ssAdNDP，NBO方法的局限性，多中心化学键，AdNDP计算流程，ssAdNDP编译，ssAdNDP应用实例2D Borphene，2D B-Metal，Be5C2，Cu2Si，ssAdNDP的搜索技巧，原文还原：硼墨烯的多中心键研究。
3. CP2k与从头算分子动力学
CP2K编译：/tools/toolchain方法，预编译版本。
CP2K简介：CP2K的优缺点，CP2K经典文章介绍，
CP2K的使用：CP2K输入文件，cp2k.inp文件格式，CP2K计算原理和重要关键词详解，CP2K输出文件，CP2K基组，赝势，坐标读入，基组重叠误差，OT和Diag对比，结构优化和实例练习，Cu(111) + 46H2O 结构优化，建立固液界面模型，Au20/TiO2(110) 表面的优化。DFT+U，杂化泛函，磁性排列，范德华校正等参数的设置。
从头算分子动力学模拟：AIMD计算基本流程，相空间，系综，宏观量的计算，牛顿运动方程，速度形式的 Verlet 算法，AIMD模拟的关键参数，AIMD模拟时间步长的选择，AIMD模拟参数测试，AIMD的重复性问题，Energy drift问题，周期性边界条件，动能与温度，控温技术与热浴，速度调节法，Anderson热浴，Nosé–Hoover热浴，模拟退火，CP2K和VASP做AIMD的计算参数详解。轨迹文件的简化和可视化，VMD的简单使用，AIMD的后处理，键长键角跟踪，能量与温度涨落，径向分布函数，亥姆霍兹自由能路径计算，均方位移，扩散常数，速度自相关函数，红外光谱，固液界面平均静电势计算，引入电极电势对固液界面的影响。锂离子电池的动力学模拟。
自由度限制的AIMD：VASP和CP2K计算Metadynamics的方法。高斯势函数的参数技巧，数据后处理，自由能势能面，potential mean force，blue-moon/Slow-growth方法计算自由能势能面。
4. JDFTx与电催化计算
1.计算电催化基础：ORR、OER、HER、HOR反应机理，Norskov模型过电势计算，台阶图计算，电催化基元步骤自由能变计算，OER实例，M-N4/graphene，溶液的pH影响，NRR，CO2RR机理。
2. 进阶电催化计算：传统计算模型缺陷：“双电层”理论，Gouy-Chapman模型，零电荷电势potential of zero charge (PZC)，显式溶剂模型流派和代表文献，显示溶剂模型流派和代表文献，连续介质模型，VASPsol使用方法和实例练习，JDFTx编译安装，JDFTx学习方法，JDFTx 输入输出文件结构，单点能计算.in文件，几何优化.in文件，频率计算.in 文件，溶剂化模型，bound charge，表面模型计算+溶剂化+电极电势计算，charge-neutral method vs constant-potential method，VASP配合JDFTx精确计算电催化模型的使用方法。溶剂和电极电势对二维材料电催化的影响。
3. 显示溶剂模型+AIMD处理电催化界面方法（AIMD部分讲解）
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