做材料计算，最难的不是「会不会⽤软件」，⽽是：拿到⼀个材料，不知道该设什么参数、不知道结果对不对、不知道下⼀步该算什么。

⼤多数教程教你「怎么点按钮」，却不教你「为什么这样设」。这导致学习者只能录⼊别⼈的⽂献中已报道的参数，⼀旦遇到⾃⼰的体系就⽆从下⼿。

本课程以 Quantum ESPRESSO（QE） 为核⼼⼯具，从底层物理出发讲清楚每⼀步操作的原理，让你在独⽴开展科研时真正有判断⼒——知道什么参数该严、什么参数该松、什么时候结果可信、什么时候需要换个⽅法。

QE 是全球材料科学界最⼴泛使⽤的开源 DFT 计算软件：

• 材料、化学与物理领域的顶级期刊，对QE认可度极⾼

• 完全免费，⽆需任何商业授权，Linux/macOS/Windows 均可运⾏

• 社区活跃，官⽅⽂档详尽，持续更新

• ⽣态完善：phonopy、ASE、LOBSTER、AiiDA 等⼯具⽆缝集成

• 涵盖功能最全⾯：结构优化、声⼦计算、光学性质、磁学、NEB、分⼦动⼒学等

学通 QE，等于掌握了计算材料化学领域 80% 的通⽤技能。

01 每课⼀个完整可运⾏案例

每个知识点都搭配可直接运⾏的 QE 输⼊⽂件，覆盖常⻅材料典型体系，学完就能复现。

02 从物理原理出发，⽽⾮参数罗列

不只告诉你「这个参数设多少」，更讲清楚「为什么这样设」——收敛精度与计算成本的取舍、赝势选择的物理依据、smearing 对⾦属态密度的影响。让你在⾯对新体系时有判断⼒，⽽不是照搬别⼈的数字。

03 涵盖⾯⼴，避免碎⽚化学习

市⾯上⼤多数 QE 教程只讲⼀两个案例，学完还是不知道如何系统开展研究。本课程涵盖从安装 → DFT 理论 → 收敛 → 优化 → 电⼦结构分析 → 表⾯体系 → 磁性 → 声⼦ →相互作⽤解析的完整链条，帮你建⽴系统认知。

04 两阶递进，学习路径清晰

基础 12 课：建⽴ DFT 完整⼯作流，能独⽴完成标准计算

进阶 8 课：进⼊专题深化，⽀撑独⽴科研选题

两阶共 20 课，可按需组合

05 配套上机演示视频，⽅便上⼿

所有课程均配对应上机实操，可以对照。

1 材料科学/物理/化学⽅向研究⽣、博后

使其系统建⽴ DFT 计算能⼒，⽀撑论⽂发表

2 ⾼校教师、课题组⻓

使其建⽴计算平台，熟悉DFT计算的便捷与边界，指导学⽣快速上⼿

3 转⾏做计算的传统实验科研⼈员

从零掌握 DFT，了解DFT的⼒量，拓宽研究⼿段

4 QE 已有使⽤经验、想系统提升的科研⼈员

补⻬理论盲区，进⼊声⼦、磁性、DFT+U等专题，提⾼复杂体系分析⽔平

Quantum ESPRESSO系统性计算课程分为基础 12 课和进阶 8 课，共 20 课。两阶内容完全独⽴成章，可按需学习，也可系统贯通。

基础课程（A01–A12）

建⽴完整的 DFT 实战能⼒

适合：零基础研究⽣、博后、有⼀定计算化学/物理背景的科研⼈员

你将掌握：从软件安装到独⽴完成完整 DFT 计算流程的核⼼能⼒

课程目录：

A01 QE概述与安装

在 Linux/macOS 上完成 QE 编译与并⾏环境配置，跑通第⼀个⾃洽计算

A02 输入文件结构详解

深⼊理解五⼤输⼊卡⽚（&CONTROL/SYSTEM/ELECTRONS/IONS/CELL），从此不再对着参数⼀脸茫然

A03 赝势理论

理解 NCPP/USPP/PAW 的物理本质，学会从 SSSP/PSLibrary选对赝势

A04 DFT理论基础

建⽴ DFT 的物理图像：Hohenberg-Kohn 定理 → Kohn-Sham⽅程 → 交换关联泛函（LDA → GGA → meta-GGA → 杂化），知其然更知其所以然

A05 SCF收敛与 k点采样

掌握⾦属体系的收敛难点、smearing 选择、mixing 参数调试，告别 SCF 不收敛的恐惧

A06 结构优化

学会 relax 与 vc-relax 的选择逻辑，理解 BFGS 算法的适⽤场景

A07 态密度计算

掌握 SCF → NSCF → dos.x 两步法，理解 PDOS 投影背后的物理意义

A08 能带计算

学会⽤ SeeK-path ⽣成⾼对称路径，画出发表级能带图，识别导体/半导体/绝缘体

A09 表⾯模型

Miller 指数、表⾯能计算、slab 真空层设置、偶极校正，从体相⾛向真实表⾯

A10 分子吸附

理解吸附位/覆盖度/吸附能，催化领域核⼼的思维

A11 密度与差分电荷密度

⽤ pp.x 提取电荷密度、VESTA 可视化、电荷转移/⾮成键相互分析

A12 QE常⻅报错排查

汇总常⻅报错信息与解决⽅案，对QE整体流程进⾏汇总

进阶课程（B01–B08）

进⼊专题科研的独⽴能⼒

适合：完成基础课程、或者已有 QE 使⽤经验、希望进⼊特定专题深造的科研⼈员

你将掌握：材料计算领域 8 个核⼼专题的独⽴研究能⼒

课程目录：

B01 声⼦与热⼒学性质

ph.x → q2r.x → matdyn.x 完整流程，声⼦⾊散曲线、热容、⾃由能矫正

B02 磁性计算与⾃旋轨道耦合

nspin=2 ⾃旋极化、noncolin ⾮共线磁性、lspinorbSOC、磁各向异性能（MAE），5d 体系必备

B03 分⼦动⼒学

理解 BOMD / NVT / NVE 系综，MSD 扩散系数，OVITO 轨迹可视化

B04 Bader 电荷与Lowdin 电荷

critic2 ⼯具、QTAIM 拓扑分析、键临界点（BCP）、电荷转移定量分析

B05 LOBSTER 和COHP 化学键分析

pw2lobster 流程、COHP 解读（键合 vs 反键）、ICOHP量化键强

B06 Projwfc 输出详解

PDOS ⽂件列结构解码（d_z² → d_xz → d_yz →d_x²⁻y² → d_xy）、⾃旋分辨、d 带中⼼计算与信息分析

B07 DFT+U

Hubbard_U 参数物理、NiO / Fe₂O₃ 带隙修复、U 值收敛测试、线性响应法

B08 ASE 和复杂结构建模

ASE ⾃动构建表⾯/异质结/纳⽶管、Materials Project/COD 数据库、⾃动化⼯作流

「之前跟着⽹上的零散博客和视频学了⼀个学期，遇到没⻅过的参数不收敛情况就卡住。这套课程把每⼀步的物理讲清楚，现在拿到新体系知道从哪⼊⼿了。」

——某 985⾼校材料系博⼠

「进阶课⾥ DFT+U 和 COHP 那两节特别实⽤，直接⽤到了我正在做的

NiO 催化项⽬⾥。」

——某研究所博后

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重磅新课｜Quantum ESPRESSO 上线，零基础直达 DFT 独立科研