理论计算在表面研究中的地位已经越来越重要了，但是随着计算工作的增多，水平层次也出现了巨大的分化。
为什么有的课题组可以每年在JACS上发表数篇文章？这些文章计算经验肯定是需要常年的研究经验积累的，也是作者的秘密。只要有人愿意诚心诚意的教，这些计算技巧和思路都是可以掌握的。
正在学习理论计算催化的同学，可以对比看一看，自己还有那些知识没有掌握？
一、程序编译
一些重要的计算功能原版的程序是没有的，必须编译插件，比如：
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计算过渡态必须的VTST
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优化二维材料必须的OPTCELL
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溶剂化模型VASPSOL
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计算化学键NBO/AdNDP
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Wannier90，BEEF泛函等
二、复杂表面模型建模
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构筑表面不同的terminal
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悬挂键/饱和赝氢
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晶格矢量的旋转与根号表面wood标记法
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异质结建模
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负载催化剂团簇模型
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优化模型显示效果
三、输入文件的处理
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POSCAR技术：一键固定原子(按照层数和厚度)，给同种元素定义不同赝势(赝氢)，对9个晶格参数差异化固定（选择行优化晶格矢量）。
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POTCAR技术：如何一键生成，自定义元素价电子数，修改元素质量(同位素模拟)，不同core大小的赝势选择，自动按照vasp手册建议的赝势生成。
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KPOINTS技术：按照倒空间密度一键生成K点文件。
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INCAR技术：套模板一键生成计算输入文件。杂化泛函，范德华校正与相关泛函的设定方法，泛函对催化吸附能的影响。DFT+U设定，磁性体系的计算技巧，KPAR/NCORE/NPAR的设定技巧。
四、态密度DOS的计算分析
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能带与态密度形成原理，超胞与能带反折叠，Peierls畸变与Jahn-Teller效应对能带态密度的影响。
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用DOS分析离子键和共价键，电子转移分析，表面的氧化还原特性分析，研究表面缺陷态与表面态，悬挂键对态密度影响，吸附分子和载体的相互作用模型分析。
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P4VASP和VASPKIT后处理DOS方法，态密度的积分，成键和反键轨道分析。CO，N2，CH4等与表面相互作用的轨道分析方法。
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d-band center理论与调控，一键计算d-band center。
五、电子结构分析
CHGCAR提取电荷密度、自旋电荷密度、调整格点密度、Bader电荷计算、原子电荷着*图色**、电荷密度差、变形电荷密度、实空间波函数、Partial charge density、STM模拟、静电势计算、功函数、分析异质结静电势与电子流向、分子表面的静电势分布、电子定域化函数。
六、表面热力学与动力学
表面吸附：化学吸附、物理吸附、解离吸附、吸附位点的综合考虑。吸附物种间的相互作用，覆盖度与温度、压力、吸附能关系，催化剂毒化机理。
有限位移法/DFPT法振动频率计算、零点振动能、振动方向可视化。热力学量的计算、引入反应温度、压力、pH、电极电势等等外界因素对自由能的影响、气体分子、吸附分子、固体的自由能校正，vaspkit热容、熵、自由能校正计算。
热力学分析：表面吸附平衡，熵变对吸附的影响，表面能计算，非化学计量比表面的热力学稳定性分析。化学势热力学相图绘制，温度、压力、吸附物对化学势影响。
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(plainelastic 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 非线性插点。
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-Langmuirequation，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-HeyrovskyHER，MvK 实例低温 CO 氧化反应。催化循环和总包反应能量。
七、计算电催化
电催化相关简介，Norskov的电催化台阶图OER，ORR计算原理，实操Co-NC材料电催化台阶图的计算。酸性和碱性计算区别。HER，NRR，CO2RR计算原理，溶剂效应与双电层理论，显示/隐式溶剂模型理论，vaspsol基本原理。vaspsol的使用，计算溶剂效应对H2O表面电荷影响，GaN表面的溶剂化能。电催化火山形曲线的计算和分析。隐式溶剂模型和显示溶剂模型的使用。溶剂化效应对电催化计算得影响。恒电势计算与恒电荷计算方法。
课程内部交流群里有上万条答疑记录，永久答疑，相互学习，是学员共同进步的乐园。
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注意：此课程不是0基础的课，如果完全没有计算经验的同学，需要根据自身情况先加入qvasp与第一性原理计算圈子学习。
讲师介绍：
刘博士，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，分子动力学模拟有六年研究经验，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. ，ACSCatal.，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
助教老师：
唐博士，比利时列日大学博士后。目前是多个理论计算平台(学术之友微信公众号、DFT 计算之家QQ 群等)的运营者，关注粉丝量超过万人。主要从事偏固体物理方向的理论计算。其中第一作者论文发表在 J. Phys. Chem. Lett.，J. Mater. Chem. C 等国际期刊上，具有多次线下软件安装和计算培训的经验，培训学员超过 100 人。
未来计划的专题讨论课：
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COHP计算化学键强度（此专题同步在催化中级班课程群直播）
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周期性体系的NBO和SSAdNDP计算
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单原子催化剂的理论计算
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高通量计算与Pymatgen自动化处理表面结果
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光催化计算与band alignment
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ASE辅助工具的使用
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JDFTx恒电势方法电化学计算
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电子化合物的计算
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显示溶剂化模型与电催化过渡态
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异质结模型的程序化构建
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催化体系微观动力学分析
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CATMAP计算催化动力学