小王以亲身经历谈谈：如何从入门开始学习理论计算（DFT）

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在高校中，许多研究人员利用模拟计算来结合实验以提高SCI论文的档次；在企业中，以锂电为例，模拟计算也被用于正负极材料和电解液的开发。然而对于初学者，对于理论计算的学习困难重重，接下来从以下几个方面来梳理以下学习的思路：

1、为什么要学习DFT

入门DFT的学习者大多数是以实验研究为主，希望加入计算提高论文的档次。然而，一味地追求提升文章档次，却不清楚如何用好、用对理论计算，那就犹如无头苍蝇一般乱撞。理论计算在实验前是可以起到指导作用，通过提前预测能够提升实验人员的效率，极大降低实验的时间成本和金钱成本。在实验过程中所产生的一些现象，难以通过表征手段和性能评价解释清楚，此时就需要用理论计算进行模拟。

2、DFT学习需要具备什么

DFT的学习还是具有一定的难度，尤其对于想要自学的小伙伴，更是需要大量时间的投入。市面上有很多DFT学习的收费课程，经常也遇到小伙伴咨询学习理论计算是否需要 班呢？ 班是能够节省学习时间，能够避免走过多弯路，对于自学能力稍弱的小伙伴是可以考虑的，代价就是支付一定的金钱成本。如果经济还不错且想抄捷径的入门者是可以考虑 班学习理论计算。

但是大多数初学者还是希望自学，毕竟有大量的免费教程资源，已经大大降低了理论计算的门槛。对于自学的初学者，需要具备什么呢？首先是独立解决问题的能力，例如在计算学习的过程中不收敛是很常见的情况，那就需要从调整模型、更改参数等反复尝试来解决问题，这就需要在 上查找问题的解决方法。向别人问问题之前，一定要自己先去查找解决办法，一般情况下把 错信息搜一下都能够找到，切忌一遇到问题就去问有经验的人。其次是从零到一的坚持，零基础能不能学会计算，当然能！每一个问题的解决都是一个收获，没有人能对于一个陌生的东西立马上手。时间的投入也是非常重要的，“捷径”只能让你知其然不知其所以然。如果要切实掌握一个软件一门技术，一定要花时间把前期的基础打扎实。例如利用量化软件进行计算时，没有选择出合适的泛函、基组，计算过程中可能就会 错或者计算得出错误的结论。

在这里可以提一下，DFT的理论知识是否需要认真学习掌握呢，这就取决于你用DFT来做什么。在几年前初学DFT的时候，曾买了一本胡英著的《密度泛函理论》，甚至对每一个公式都进行了推导，花费了大量的时间精力还是一知半解。后来才意识到，使用DFT只是用于应用，而不是作为纯计算专业人士去开发一个软件。

3、DFT软件选用及安装

经常遇到初学者在问，想学习DFT用什么软件好呢？选用计算软件首先要明白自己要计算什么任务、说明什么问题，在此建议先花时间从建立模型开始学习。常用的计算软件都能满足计算任务的需要，不同的计算软件针对的体系有所不同。此外，建模相对来说上手快，构建分子模型对于化环材专业的学生来说相对容易，常用的建模软件有Materials Studio、GaussView、VESTA、ChemOffice等。

第一性原理计算软件VASP、Materials Studio、CP2K、Quantum Espresso等通常被用来计算金属及团簇等周期性体系；而量子化学软件Gaussian、ORCA等通常被用来计算分子、团簇等非周期性孤立体系。根据所构建的模型，就可以考虑相对应的第一性原理or量子化学计算软件。确定好某一类型计算软件之后，就要开始选用该类型中的一个计算软件，考虑的因素主要是软件开源还是需要付费，在推文《DFT计算软件的选择与版权问题[wd1] 》中有过介绍。同时还要考虑对系统的掌握程度，Linux对于初学者不太友好且花费过多时间精力，从Win系统的软件开始学习也是一种明智的选择。如果一定要使用Linux版本的软件，可以考虑带有图形界面相对友好的Ubuntu系统。

4、如何提升理论计算能力

当然，对于 上教程的学习也只是教会怎样去计算，但是真正在完成一个计算项目时，是需要保证计算结果的准确性。因此，建议大家在入门之后不要急着开始一个新的项目，而是试着从已有的文献中试着重现别人的结果，通常在计算细节中对于软件的选用、基组泛函等的详细信息都有。有小伙伴遇到重现时候结果不太一致，遇到这种情况不要慌，因为重现主要是学习别人的模型建立、基本参数的选用，要融会贯通有所思考举一反三，结果不完全一致的情况是很常见的，一定要弄清自己的目的。有些小伙伴可能暂时没有目标期刊，在此也为大家推荐一些，供大家投稿选择以及学习算例。相关期刊目前也在不断更新中：期刊介绍