材料计算数据后处理与可视化技巧

📚 共计 30 章节

数据后处理概述

材料计算数据的特点、后处理的重要性、常见工具链介绍（Python、Matlab、Origin）

概述工具链

Python环境搭建

Anaconda安装、Jupyter Notebook配置、虚拟环境管理、常用科学计算库安装

数组创建与操作、矩阵运算、广播机制、随机数生成、性能优化技巧

Series与DataFrame、数据读取与写入（CSV/Excel）、数据清洗与筛选、缺失值处理

DataFrame清洗

Matplotlib基础

Figure与Axes概念、折线图与散点图、坐标轴与标签设置、图例与标题

Matplotlib进阶

子图布局、多轴共享、颜色映射、自定义样式、保存高清图片

Seaborn统计绘图

分布图、箱线图、小提琴图、热力图、成对关系图

统计热力图

Plotly交互式图表

基础交互图、3D散点图、动画图表、Dash仪表板入门

VASP输出文件解析

OUTCAR、DOSCAR、POSCAR、CONTCAR、CHGCAR文件读取与处理

能带结构数据处理

能带数据提取、高对称点标记、能带图绘制、费米能级对齐

能带费米能级

态密度（DOS）分析

总态密度与分波态密度、积分DOS计算、带边分析、轨道贡献可视化

声子谱计算与可视化

Phonopy输出处理、声子能带绘制、态密度叠加、热力学性质计算

分子动力学轨迹分析

LAMMPS/CP2K轨迹读取、均方位移（MSD）计算、径向分布函数（RDF）

X射线衍射（XRD）模拟

VESTA/Python模拟、衍射峰标定、图谱对比、晶格参数拟合

吸附能与反应路径

吸附能计算、NEB方法数据处理、过渡态搜索、能量曲线绘制

电荷密度与差分电荷

CHGCAR可视化、3D等值面绘制、2D切片图、Bader电荷分析

弹性常数与力学性质

弹性矩阵提取、体模量/剪切模量计算、杨氏模量各向异性图

热力学性质计算

自由能、熵、热容的温度依赖曲线、准谐近似数据处理

热力学自由能

机器学习势函数

数据集构建、特征工程、模型训练（NN/GP）、预测与验证

高通量计算与数据库

Materials Project API使用、数据批量下载、自动筛选流程

相图与凸包分析

相稳定性计算、凸包构建、相图绘制、亚稳相识别

缺陷形成能计算

点缺陷模型、形成能公式、化学势修正、电荷态分析

缺陷形成能

表面能与Wulff结构

表面能计算、Wulff结构构建、平衡形貌预测

光谱性质模拟

吸收光谱、拉曼光谱、光电子能谱数据处理与拟合

蒙特卡洛模拟数据处理

Ising模型、团簇展开、序参量计算、相变温度确定

蒙特卡洛Ising

数据降维与聚类

PCA主成分分析、t-SNE可视化、K-means聚类、材料分类

自动化报告生成

Python生成Word/PDF报告、模板引擎使用、图表自动插入

报告自动化

交互式数据探索

Bokeh/Plotly交互、滑块与下拉菜单、参数实时调整

并行计算与加速

多进程处理、Numba加速、GPU计算（CuPy）、大数据处理策略

综合项目实战

从原始数据到发表级图表全流程、论文图表规范、数据可重复性检查