密度泛函理论与应用研讨

课程编码：180081070205P4001H 英文名称：Seminar on Density Functional Theory and Applications 课时：20 学分：1.00 课程属性：研讨课 主讲教师：杜世萱等

本讨论班主要介绍密度泛函的各种理论发展及实际使用，为从事计算材料物理或相关材料实验方面的学生提供必要的理论基础与动手能力。特别强调已有的密度泛函程序的实际运用，要求在给定程序及说明书后，能够结合研究项目进行计算。通过同学分小组自学和阅读文献，并邀请高年级研究生共同讨论，使同学们尽早进入研究状态。

密度泛函理论与应用，团簇和纳米材料的分子设计原理，固体物理

第一章 DFT程序的使用 8学时 杜世萱
第1节 Pwscf(或abinit，vasp等)程序的使用
第2节 Siesta(或openmx，gaussian等)程序的使用
第3节 赝势的生成、选取和测试
第4节 交换关联泛函的选取和测试，GGA，精确交换等
第5节 基底的选取、K抽样、超级原胞，收敛性测试等
第6节 结合能，磁特性，能带与态密度等
第7节 声子谱，电子-声子耦合常数等
第8节 其它问题：电荷转移，磁光特性等
第二章 DFT理论的扩展 8学时 杜世萱
第1节 自旋非共线，自旋轨道相互作用
第2节 范德瓦尔斯问题等
第3节 含时的密度泛函理论
第4节 相对论密度泛函理论
第5节 流密度泛函理论
第6节 超导密度泛函理论
第7节 强关联相关：GW，LDA+U，DFT+DMFT，Gutzwiller+DFT等
第8节 其它问题: 与量子输运的结合，液体的密度泛函理论等
第三章 拓展讨论 4学时 潘金波
第1节 wannier函数理论与应用
第2节 PAW方法
第3节 密度泛函微扰论
第4节 电子结构中的几何与拓扑
第5节 固体的光学特性
第6节 联合密度泛函理论
第7节 其它相关问题

杜世萱,1992年北京大学化学系本科毕业，2002年获北京师范大学化学系固体物理与化学专业博士学位。2002年加入中科院物理所纳米物理与器件实验室工作，其间（2003年至2004年），曾赴美国橡树岭国家实验室访问研究。现任中科院物理所研究员，博士生导师。要工作及获得的成果:1、功能纳米结构在金属表面选择性组装机制及物性。 2、Rotaxane类分子的结构与电导转变机制及其在超高密度信息存储中的应用。 3、具有固定偏心轴的单分子马达转动机制的研究。 4、基于第一性原理计算，成功解释了单分子自旋态量子调控的机制。 5、通过第一性原理计算研究金属表面Graphene单层膜结构与物性，以及graphene/金属表面分子自组装机制。 6、与合作者共同提出了一种研究复杂分子表面动态系统的新方法：第一性原理静态计算与时间分辨的隧穿电流谱（I-t）相结合，获取表面动态过程中复杂分子的准确构型和能态分布，该研究结果对表面动态系统的研究提出了一种新的研究思路。发表SCI学术论文300余篇，包括Science 4篇，Phys. Rev. Lett. 9篇, Nature子刊 16篇,Nano Lett. 19篇，在Adv. Mater.19篇。

潘金波，2016年获得中科院物理所博士学位，先后在Vanderbilt University h和Temple University访问和从事博士后研究工作。主要研究方向为利用基于密度泛函理论的高通量计算和机器学习相结合，探索具有优异电子学、磁学、拓扑、和光学性质的新型低维功能材料，研究低维材料中的新奇物性与结构的内在关联。近年来在Nat. Mater.、PNAS、Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.、Nano Lett.等杂志发表论文40余篇，被引用2400余次。 代表性研究成果包括：首次提出通过构筑磁性半导体异质结，以实现量子反常霍尔效应的方法；提出一个理论模型结合材料数据库挖掘的负泊松比二维材料的反向设计方案；提出一个具有高迁移率和高吸光度并且实验易合成的二维材料高效筛选方案，等。