材料创新加速器：高通量计算实操

📚 共计 30 章节

高通量计算概述

什么是高通量计算 · 在材料科学中的价值 · 与传统计算的区别

计算环境搭建

Linux基础 · Python环境 · Anaconda · VASP/QE安装

数据管理基础

文件系统 · 命名规范 · Git入门 · 备份策略

数据版本控制

工作流自动化

Shell/Python脚本 · Slurm/PBS · 批量任务提交

自动化调度

材料数据库入门

Materials Project · COD · ICSD · API调用 · 批量下载

高通量计算框架

AFLOW · FireWorks · AiIDA · 任务/工作流/数据节点

框架工作流

结构生成与筛选

PyMatGen · 结构相似性 · 筛选策略

第一性原理计算基础

DFT理论 · 赝势 · K点/截断能收敛性测试

批量结构优化

优化参数 · 批量提交 · 收敛判断 · 错误处理

能量与力学性质计算

总能 · 形成能 · 弹性常数 · 批量后处理

电子结构分析

能带结构 · 态密度(DOS) · 批量能带图

表面与界面计算

表面模型 · 表面能 · 吸附能 · 批量扫描

空位/间隙/替位 · 形成能 · 电荷态分析

缺陷形成能

扩散与迁移

NEB方法 · 迁移路径 · 扩散系数 · 批量NEB

相稳定性 · 凸包图 · 相图绘制 · 高通量扫描

机器学习势函数

ML势简介 · 数据集 · MACE/CHGNet · 模型验证

机器学习势函数

材料性能预测

带隙 · 力学/热学性能 · 多目标优化

预测多目标

数据可视化

Matplotlib/Seaborn · 批量图表 · Plotly交互

可视化图表

高通量筛选实战

筛选流程 · 多属性筛选 · Pareto前沿 · 排序

催化材料筛选

催化描述符 · 吸附能 · 火山图 · 高通量案例

催化火山图

电池材料筛选

离子电导率 · 电压平台 · 稳定性 · 电极筛选

电池电导率

热电材料筛选

ZT值 · 电导/热导 · 高通量热电筛选

二维材料筛选

剥离能 · 电子性质 · 稳定性 · 二维数据库

高熵合金计算

SQS结构 · 混合焓 · 力学性能评估

计算与实验结合

实验数据导入 · 对比分析 · 数据驱动设计

实验数据驱动

错误处理与调试

不收敛/虚频/磁矩 · 日志分析 · 自动恢复

并行计算 · GPU加速 · 优先级 · 资源监控

结果管理与复现

数据归档 · 复现流程 · Docker · 工作流共享

主动学习 · 贝叶斯优化 · 多尺度 · 大语言模型

综合实战项目

从零构建高通量筛选 · 光伏材料案例 · 项目报告