OpenMX 中文教程：从入门到进阶（OpenMX Tutorial in Chinese）

系统讲解 OpenMX（数值原子轨道 + 模守恒赝势）第一性原理计算：编译安装、.dat 输入文件、PAO/VPS 选择、SCF 与 k 点、结构优化与 NEB、分子动力学、能带与能带展开、DOS/PDOS/COHP、电荷与 cube、自旋极化与非共线磁性、SOC 与拓扑、DFT+U、ESM 与功函数、NEGF 电子输运。

适用版本：OpenMX 4.0（patch 4.0.1）+ DFT_DATA19，并标注与 3.9 的差异。

Tip

建议先阅读 通用基础 了解 Linux 与集群作业提交，再按章节顺序学习；每章末尾都有参考资料与常见报错。

教程目录

章节	配套示例
第1章 OpenMX 概述、版本与学习路线（OpenMX Overview, Versions & Learning Path）	01-overview-tour
第2章 编译与安装（Intel / GCC / ScaLAPACK / ELPA / WSL / deb / Docker）（Compiling and Installing OpenMX 4.0）	02-install-build
第3章 输入文件结构与第一个计算（甲烷分子）（OpenMX Input File and First Calculation: Methane）	03-first-calc-methane
第4章 基组 PAO 与赝势 VPS 的选择（Choosing PAO Basis Sets & VPS Pseudopotentials in OpenMX）	04-basis-test-si 04-bsse-ghost-h2o-dimer
第5章 SCF 参数、k 点与收敛测试（SCF Settings, k-Point Sampling & Convergence Tests in OpenMX）	05-metal-scf-fe 05-scf-conv-si
第6章 结构优化、晶胞优化、状态方程与 NEB（Geometry & Cell Optimization, Equation of State and NEB with OpenMX）	06-cellopt-eos-si-c 06-geomopt-h2o-ch4 06-neb-h-in-si 06-vdw-d3-graphite
第7章 第一性原理分子动力学（Ab Initio Molecular Dynamics with OpenMX）	07-md-h2o-nve 07-md-si64-nvt-npt
第8章 能带结构（含自动 k 路径与能带展开）（Band Structure, Automatic k-Path & Band Unfolding with OpenMX）	08-band-cdia-si 08-band-graphene-fe 08-unfold-si-supercell
第9章 态密度 DOS/PDOS、COHP 与光学性质（DOS, PDOS, COHP/COOP & Optical Properties with OpenMX）	09-cohp-cddf-si 09-dos-pdos-cdia 09-pdos-mos2-nio
第10章 电荷分析、分子轨道与 cube 可视化（Charge Analysis, Molecular Orbitals & Cube Visualization with OpenMX）	10-benzene-mo 10-co-cu111-cdd 10-h2o-cube-charge
第11章 自旋极化、非共线磁性与交换耦合（Spin Polarization, Noncollinear Magnetism & Exchange Coupling with OpenMX）	11-cr-bcc-afm 11-fe-bcc-fm 11-fe-bcc-jx 11-mno-noncollinear
第12章 自旋轨道耦合与拓扑性质（Spin-Orbit Coupling & Topological Properties with OpenMX）	12-bi2se3-soc-z2 12-gaas-soc-band 12-mos2-soc-band
第13章 DFT+U（Hubbard U 与 Hund J）（DFT+U with Hubbard U and Hund's J in OpenMX）	13-dft-u-nio-mno
第16章 表面与界面：ESM、功函数、电荷掺杂（Surfaces & Interfaces in OpenMX: ESM, Work Function & Charge Doping）	16-al111-esm-workfunction 16-graphene-charge-doping 16-pt111-esm-charging
第17章 NEGF 电子输运（Electron Transport with NEGF in OpenMX）	17-negf-7agnr 17-negf-carbon-chain

全部示例

示例目录	说明
01-overview-tour	示例 01：OpenMX 安装目录与数据库导览
02-install-build	示例 02：编译安装 OpenMX 4.0 + patch 4.0.1 并验证
03-first-calc-methane	示例 03：第一个 OpenMX 计算——CH4、H2O、CO 分子
04-basis-test-si	示例 04-1：Si 的基组收敛测试
04-bsse-ghost-h2o-dimer	示例 04-2：用空原子 E 做水二聚体的 counterpoise
05-metal-scf-fe	示例 05-2：bcc Fe 的金属 SCF 设置、电子温度与 k 点扫描
05-scf-conv-si	示例 05-1：Si 的 SCF 参数、截断能与 k 点收敛测试，以及 scf.restart pp
06-cellopt-eos-si-c	示例 06-2：Si 的 RFC5 晶胞优化与金刚石的 EvsLC 状态方程
06-geomopt-h2o-ch4	示例 06-1：分子结构优化——H2O
06-neb-h-in-si	示例 06-4：NEB——Si 中间隙 H 在相邻四面体位之间的扩散
06-vdw-d3-graphite	示例 06-3：DFT-D3 范德华修正——石墨层间晶格常数与双层石墨烯层间距
07-md-h2o-nve	算例 7-1：H₂O 分子的 NVE 分子动力学
07-md-si64-nvt-npt	算例 7-2：Si 的 NVT
08-band-cdia-si	算例 8-1：金刚石与硅的能带结构
08-band-graphene-fe	算例 8-2：石墨烯
08-unfold-si-supercell	算例 8-3：Si 超胞的能带展开
09-cohp-cddf-si	算例 9-3：硅的 COHP/COOP 成键分析与光学介电函数
09-dos-pdos-cdia	算例 9-1：金刚石的总态密度与投影态密度
09-pdos-mos2-nio	算例 9-2：单层 MoS₂ 与反铁磁 NiO 的投影态密度
10-benzene-mo	算例 10-benzene-mo：苯分子的 HOMO / LUMO cube 文件
10-co-cu111-cdd	算例 10-co-cu111-cdd：CO/Cu
10-h2o-cube-charge	算例 10-h2o-cube-charge：水分子的 cube 输出与四种原子电荷
11-cr-bcc-afm	算例 11-cr-bcc-afm：bcc Cr 的反铁磁 / 铁磁 / 非磁对比
11-fe-bcc-fm	算例 11-fe-bcc-fm：bcc Fe 铁磁共线自旋极化计算
11-fe-bcc-jx	算例 11-fe-bcc-jx：用 jx 计算 bcc Fe 的交换耦合 J_ij 与平均场居里温度
11-mno-noncollinear	算例 11-mno-noncollinear：MnO 分子的非共线 + SOC + 约束 DFT
12-bi2se3-soc-z2	算例 12-bi2se3-soc-z2：Bi2Se3 的能带反转与 Z2 拓扑不变量
12-gaas-soc-band	算例 12-gaas-soc-band：GaAs 能带的自旋轨道劈裂
12-mos2-soc-band	算例 12-mos2-soc-band：单层 MoS2 的 SOC 价带劈裂与自旋–能谷锁定
13-dft-u-nio-mno	示例 13：NiO / MnO 的 DFT+U
16-al111-esm-workfunction	示例 16-1：Al
16-graphene-charge-doping	示例 16-3：石墨烯电荷掺杂
16-pt111-esm-charging	示例 16-2：带电 Pt
17-negf-7agnr	示例 17-2：7-扶手椅型石墨烯纳米带
17-negf-carbon-chain	示例 17-1：碳原子链的 NEGF 输运
18-job-scripts	示例 18-job-scripts

相关资源

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