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CASTEP（Cambridge Sequential Total Energy Package 的缩写）是 Cerius2 和 Materials Studio的量子化学模块之一，Fortran90 语言编写，用密度泛函理论模拟固体、界面和表面的特性，
研究的材料包括陶瓷，半导体，金属，矿物，沸石，液晶等。典型的应用包括表面化学，键结构，态密度和光学性质等研究， CASTAP 也可用于研究体系的电荷密度和波函数的 3D 形式。此外， CASTAP 可用于有效研究点缺陷（空位，间隙和置换杂质）和扩展缺陷（如晶界和位错）的性质。适用于固体物理，材料科学，化学以及化工领域，可以节省实验成本，缩短开发周期。CASTEP 对英国学术用户是免费的。
主要功能
1. 任务类型：计算总能量、力和张量，包含或不包含内部/外部束缚的几何结构放松，
NVE/NVT/Langevin 分子动力学，过渡态搜索，弹性系数，用线性响应理论计算声子频率。CASTAP 有三种任务，即单个点的能量计算，几何优化或分子动力学。可提供这些计算中的每一个以便产生特定的物理性能。性质为一种附加的任务，允许重新开始已完成的计算以便产生最初没有提出的额外性能。
2. 功能：智能选择关键参量（基组，FFT 格，K-点，收敛阈值……），选择局域和非局域交换–相关泛函，整个周期表的超软和常规赝势，显示能带结构、局域和部分态密度，计算含频介电函数和光学特性。
3. 任务控制与重新开始计算：选择并行化数据分配方案（k，G 或 k+G），选择 CPU 数量，指定服务器，监视几何优化的能量和梯度，升级结构，杀死远程服务器的任务，重新开始 SCF，MD 和几何优化。
4. 特性：紫外/可见光谱，Mulliken 布居和电荷分析，键级分析，显示电荷、自旋以及形变密度，显示体特性的 3D 轮廓图和 2D 截面图，计算静态弹性常数，声子散射，总态密度和态的投影声子密度，热动力学特性（生成热，自由能，焓，熵，Debye 温度），材料缺陷的特性，显示能带，用 3D 形式显示体系的电荷密度和波函，宏观缺陷的特性（如断裂，晶粒边界）。
5. 其它：多个 k-点，实空间或者倒空间的赝势表示，完全使用对称性减少 k-点集合，SCF 选项：DIIS，密度混合，smearing。
6. 可以很容易地设置自旋态，用于模拟磁性体系。
7. CASTEP 计算固体材料的 IR 光谱。
CASTEP 虽然名气极大，又是专门针对晶体结构进行计算的软件，但是在 COF 研究领域CASTEP 应用却很罕见。不排除其昂贵的采购价格阻碍了普及，但是这可能并不是主要因素。也许更深层的原因是“专业不对口”：CASTEP 的专长在固体物理领域，而目前为止学术界一直是把 COF 视为具有晶体特性的有机材料，也许只有研究者开始研究 COF 的物理属性时，CASTEP 才在本领域会大显身手。
不过 CASTEP 可以模拟晶体材料的 NMR 化学位移值倒是一个非常有用的功能，在这部分教程中，我们将会使用 NMR CASTEP 指认晶体 L-alanine 中两个特定位置上的 17O 原子的化学位移值，在这一过程中接触到如何在 Materials Studio 中用 NMR CASTEP 计算、显示并解析结果。
L-alanine 是一种小尺度的氨基酸，其晶胞含 4 个分子，共计 48 个原子，具有两个不同的氧位点。L-alanine 的晶体模型已在 Materials Studio 的结构数据库中提供，不需要我们自己搭建。。选择 File | Import…，在 ExamplesDocumentsD Model中寻找到 l_alanine.xsd 文件，打开它。默认显示模式视觉效果很差，调整为球棍模型后的视图如下。
该晶胞模型基于中子衍射数据生成，精度足够直接进行计算，所以不进行几何优化也可以。我们直接在该晶胞上运行 NMR CASTEP 任务。点击 CASTEP 模块的图标，打开计算窗口。选择 Energy 任务，泛函选择 GGA PBE，因为 NMR 计算对精度敏感，所以我们将精度设为最高级。
接下来设定关于 NMR 计算的选项，电子项中赝势设为 On the fly，属性项中勾选 NMR
其他项按图上设置为加速运行，Job control 项也进行适当调整。选择并行计算，并尽可能的增加并行线程数。勾选动态优化处理器线程数（这是 5.5 新增的改进），并选择为速度优化。运行。NMR CASTEP 任务是为数不多的计算速度岁并行线程数线性增加的量化算法，所以增大并行数比较合算。这也许是该任务受内存使用量限制的原因（见右图），16 核的话应该在 10 分钟左右完成。
打开 CASTEP 的 Analysis 窗口，选择 NMR 并点击 Assign，则 NMR 化学位移值被输入进 xsd 文件中，不过是不可见状态。要想查看各原子的化学位移值，要在 Label 中选择标定 NMRShielding，则化学位移值被显示于各原子上。
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