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1. Phonopy 简介 Phonopy 是一个由 python 实现的的晶体声子分析程序。它是目前提供了 VASP 的 Wien2k 的接口用来计算原子受力。它的主要功能有： 计算声子色散谱； 计算声子态密度，包括分立态密度； 声子热力学性质，包括自由能，热容量，焓； Phonopy 通过力常数的方法计算声子谱。力常数由计算原子在超晶胞中被移动后的受力得到(Parlinsk-Li-Kawasoe 方法)。 同样类型的程序还有 phon, fropho, phonon. 其中 phonon 是商业软件，卖的很贵，fropho 和 phonopy 的代码其实都是来自于 phon, fropho 是为了代替 phon 而开发的，目的是为了使用 phon 更方便，phon 和 fropho 主要都是由 fortran 开发的，而现在 fropho 已经停止开发，由 python 开发的 phonopy 代替了 fropho, phonopy 在使用上更为方便，在计算量上更为减少。因为 phon, fropho 和 phonon 在移动原子位置时都是一次只移动一个原子的一个方向，而 phonopy 则可以一次移动一个原子的多个方向，所以和其它程序相比, [...]

其实对于做科研的人来说，用盗版软件是一个很不好的事情，因为自己本来就是在一个创造知识的过程，对各种学术欺诈、盗用是很痛恨地。但是自己却在用盗版软件，这本身就是一件很矛盾的事情。其实大部分商业软件是有很多开源／免费软件替代品的。 列举一下我平时常用到免费科研软件吧（我现在主要在做第一性原理计算，所软件都是围绕第一性原理相关计算和数据处理的）。 计算方面： 商业软件: VASP, CASTEP 等 免费软件： espresso: http://www.quantum-espresso.org/ abinit: http://www.abinit.org/ sistea: http://www.icmab.es/siesta/ 数据处理： 这个主要是画图，很多人都是使用盗版的 origin 等。其实我认为免费的 qtiplot  (http://soft.proindependent.com/qtiplot.html) 更好用。 晶体建模： 这个很多人用的也是盗版的 Materials Stuido 和 CrystalMaker . 开源／免费软件也有不少，但是好用的不是很多。这里我推荐两个比较好用的， XCrysden(http://www.xcrysden.org/) 和 VESTA(http://www.geocities.jp/kmo_mma/crystal/en/vesta.html)。 XCryden 和 pwscf , win2k 结合起来很好用，但是建模功能一般。如果要想代替 MS 的建模功能的话非 VESTA 莫属了，它基本上就是 Materials Stuido 和 CrystalMaker 的克隆，几乎所有功能都有，但是有一个缺点，就是没有 MS 的找晶体空间群的功能。不过这个也有解决方案，就是  isotropy (http://stokes.byu.edu/isotropy.html). 把 VESTA 和 isotropy [...]

计算物理学是随着计算机技术的飞跃发展而不断发展的一门物理学分支。在实验物理和理论物理成果的基础上，借助各种数值计算方法而发展的一门学科，开拓了人类认识自然界的新方法。现代计算机实验在传统的理论物理和实验物理之间建立了很好的桥梁。在很长一段时间内人们认为计算物理不过是理论和实验物理学家的一个辅助工具，由于现今计算物理学在自然科学研究中发挥的巨大威力，使得人们已经认为，实验物理学、理论物理学和计算物理学已经步入一个三强鼎立的时代。 计算物理学的主要应用是在数值模拟和实验数据处理。关于实验数据处理近期最重要的应用就是 LHC 了，大型强子对撞机。它在海量数据的获得、处理和理解以检测罕见信号等各方面发挥着重要作用。例如，在高能粒子加速器中的实验时，或者是在探测未知生命的研究中的寻天全波段观测时，产生的数据量超过万亿字节，从这些数据中要进行分析和处理已筛选出可用数据，发现规律，则必须借助于计算机和计算物理方法。又如，由二维核磁共振求得大分子结构的一种有效方法是，将实验数据输入至分子动力学模拟，在计算机上求得能量有利且与核磁共振数据相符的结构。同样，在研究环球大气的地球物理学中也要分析气象卫星发回的大量气象数据。 而数值模拟就可以作为探索自然规律的一个很好的工具，纯理论不能完全描述自然可能产生的复杂现象，很多现象不是那么容易地通过理论方程加以预见。从原则上来说，物质的所有性质都可以通过求解量子力学问题来得到。但复杂性的存在，使得除了氢原子外，通常是很难直接求解薛定谔方程来实现的，这就使得许多重要的物理问题的求解必须依靠计算技术。 由于物质所表现出的许多宏观物理特性，比如超导电性、半导体发光特性、过渡金属的磁性等都和体系的微观电子结构密切相关，并主要由电子的行为所决定，因此研究物质的电子结构是求解相互作用的多电子体系问题。其实质是一个多体问题的研究。对于这样一个复杂的多体问题的研究，密度泛函理论(DFT)为人们提供了一个较为有效的解决办法。 在统计物理的平均场近似的思路下，Hartree 和Fock 提出了广泛应用于物理化学的Hartree-Fock 方法。它利用自洽理论，在大量迭代中得到收敛的结果，是处理分子中的多电子体系的实用而成功的数值方法。但随着电子数的增加，该方法的计算难度也大大增加。Hohenberg 和Sham 在1964 年提出了一个重要的计算思想，证明了电子能量由电子密度决定。因而可以通过电子密度得到所有电子结构的信息而无需处理复杂的多体电子波函数，只用三个空间变量就可描述电子结构，该方法称为电子密度泛函理论。 按照该理论，粒子的Hamilton 量由局域的电子密度决定，由此导出局域密度近似方法。多年来，该方法是计算固体结构和电子信质的主要方法，将基于该方法的自洽计算称为第一性原理方法。(偶目前就是干这个的) 基于局域密度泛函的第一性原理方法对于电子基态的计算是非常准确的，与基态相关的电子能带结构、结合能、声子谱等都能用该方法进行定量计算。但是在计算固体的光学性质或介电函数时要求知道激发态的波函数，因此80 年代之前还不能用第一性原理方法来确定固体的光学性质。其后，在电子Green 函数中用屏蔽Coulomb 势计算电子自能方法的基础上，发展了用第一性原理方法计算实际体系准粒子能量的方法，这才可以计算固体的各种光学响应性质。除了上述的方法之外，还有很多计算固体的电子结构、基态、相图等其它方法。如集团变分法是求解固体基态和相图最为有效和常用的方法，它根据原子组成集团的思路给出难于求解的固体系统的熵，从而给出自由能和系统构型之间的关系，这种方法已经给出许多实验难以得到的结果。主方程法在处理相变和生长动力学方面是相当成功的。结合第一性原理的计算已能得到各种金属、半导体合金和化合物的相图以描述平衡态。 然而第一性原理的计算的计算量则是非常巨大的，因些如果没有计算机的飞速发展则不可能产生这样一个计算物理的分支，而计算机的发展又是基于物理学的巨大突破，看来学科之间真是互相促进的啊。 而对于非平衡生长中的大尺度行为则主要靠 Monte Carlo 方法，这个偶不懂。感兴趣的可以看看这个 http://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method 由于计算物理学和基于第一性原理商业软件的发展，造成现在这个学科的入门门槛非常低，但是如果想做一流的研究，只靠购买商业软件是不行地，很简单的道理，你能算的结果别人也能算，不可能有很一流的成果。凡现在能在这个领域作一流研究的小组无不是都有自已开发的程序，革命尚未成功，同志仍需努力啊!

1.  Electronic Structure《电子结构》。 做第一性原理计算的必读教材，经典之作。当作如果你只是做用商业软件算一算，看看结果那样的研究的话，就不用看这本书了。 这本书从周期结构和能带论到密度泛函和 kohn—sham 方法，从原子的电子结构和赝势到平面波网格方法、局域化轨道方法和结结缀加函数法都介绍的非常详细。 除此还介绍了从电子结构确定材料性质的一些新进展。 这喜欢这本书的一个主要原因就是重在讲解基本原理和计算方法，略去具体的数学推导，有助于理解物理概念。并且其所有的数学推导都在附录中给出。 这本书花了我80大洋啊，不过比起原版就便宜很多了，这是中国有合法盗版（影印版）的好处。。。 ——   2. 《高等量子力学》 这个不用多说了，基本做物理的必需会的。很多学校把这个作为指定教材。这本书在讲量子之前先讲了一下“希尔伯特空间”，这点我很喜欢。 还有一本英文的教材 Modern Quantum Mechanics , 日本人写的，作者是 J.J. Sakurai 据说不错，很多人推荐，英文好的人可以看一看。     —— 3. 《固体能带理论》 这本书同样是做第一性原理的必读，部分内容和《电子结构》有重复。 但是这本书没有前者详细，循序渐进的讲解能带论，适合有一定基础的人看，不过优点是中文的。看起来没有语言障碍。 这本书和《电子结构》我都是在 amazon.cn 上订购的。     ——— ４.《凝聚态物理学》 中国物理大牛–冯端的著作，几乎含盖了所有热门的凝聚态概念，此书的数学推导很少，很简略，重在讲解物理概念。 正如序言所说的这本书填补了传统固体物理学领域与当代凝聚态物理学研究前沿之间的鸿沟。 做凝聚态物理学研究的研究生都强烈推荐阅读这本书。       这四本是最近主要读的书，还有一些常在手边，有空就看看的书，比如 J.Griffiths 的 Introduction to Quantum Mechanics , 《算法导论》等等。没有输入就没有输出，现在能做的就是先不断的积累，或许有一天能一鸣惊人。