最新版本: 无版本号
ONETEP是针对于大体系计算的具有革命性的基于量子力学的程序。ONETEP在密度矩阵公式中使用密度泛函理论（DFT）。在ONETEP中，密度矩阵是根据特殊的最大局域泛函和非正交的广义万尼尔函数得到的。ONETEP是一个线性标度的方法，所以随着体系原子数目的增加，计算总能的时间是线性增加的。使用ONETEP进行第一性原理量化计算的典型应用有表面化学，结构性质，大分子体系的构象研究以及碳纳米管的结构和能量计算。同样也可以研究半导体和陶瓷材料中缺陷的相关性质（空位，空隙，掺杂，晶界和位错）。

使用ONETEP程序中NGWF方法优化不同体系的能量收敛情况，括号中的数字表示体系中的原子数。

最新版本: 9.0
FPLO是完全势局域轨道最小基代码，用局域自旋密度近似(LSDA)求解规则格子的Kohn-Sham方程。可以进行四分量相对论求解，以及进行LSDA+U计算。虽然程序的基组小了一个数量级，但是可以获得与完全势LAPW接近的数值精度。特别是计算的总能量绝对值与WIEN 97的符合程度在1 mHartree以内。由于FPLO使用了最小基，因此它可以对包含一百个过渡金属原子的晶胞进行高精度的完全势计算。FPLO包含图形界面的输入文件编辑器，3D结构工具和结果显示工具。

FPLO-9的新功能：
1. 执行更快（最高达一个数量级），特别是对大晶胞和重元素
2. GGA加入PBE
3. LDA/GGA、LSDA+U/GGA+U实现了用力来优化内部参数（Wyckoff位置）
4. 在后期处理中可以使用Wannier函数
5. 有限尺寸核模型
6. 输出格点的密度、自旋密度和势，用于显示

最新版本: 4.5.2
Diamond是杰出的分子和晶体结构数据可视化分析软件。它整合了丰富的功能，可以用于含有晶体结构数据的工作，适用于教育，科研以及出版。Diamond像其它的软件一样不仅可以画出精密的分子和晶体结构图片，它还有一系列拓展的功能，它可以让你很容易的从一套基本结构参数（晶胞，空间群和原子的位置）中模拟任意部分的晶体结构。

更新功能：

      对在高温、高压等极端环境中材料结构的变化，以及发现材料新的物相是目前材料学研究领域的热点和难点。USPEX对这一难点问题取得了突破性的进展。USPEX是Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography的缩写，由Artem R. Oganov研究小组开发的一种计算方法和同名软件实现。她克服了使用传统方法中遇到的成功率低和计算成本高的缺点，成功地实现了对于任意给定温度、压强条件下, 无需实验数据等经验参数，仅从材料化学成分组成进行晶体结构预测的功能。“uspekh” 在俄语中是“成功”的意思，也显示了这种方法近100%的成功率！

特色功能
◆无需实验数据，仅从材料的化学成分出发预测晶体结构，特别适用于高温、高压等极限条件下的晶体结构和分子结构预测。
     ◆功能性材料，如超硬、超密材料，高/低k介电材料等
     ◆新能源材料，如储氢材料等
     ◆金属，超导体，金属有机物等材料
◆支持各种晶胞结构的搜索。
     ◆由实验得到的晶胞结构开始搜索，如晶胞参数，晶胞形状，晶胞体积等
     ◆由已知和假设结构开始搜索
◆高效的收敛技术。
     ◆遗传进化算法（Evolutionary Algorithm）显著地降低对非物理和冗余结构的搜索
     ◆微粒群优化算法（Particle Swarm Optimization）对周期性晶体结构预测

       40个原子的MgSiO3超晶胞的结构搜索。左图：结构局域优化随机搜索；右图：USPEX进化搜索。随机搜索120’000步后仍未收敛，而USPEX在1’000余步即达到稳定结构。正是因为引入了进化算法中对“优质”结构的筛选和继承，使得模拟过程快速地向低能方向收敛，同时也保留了较高能量的结构，有助于对高能区结构的探索。

◆支持分子结构的全部固定、部分固定、和完全可变的各种操作

◆使用“指纹识别”技术来确定结构的相似程度
◆支持断点续算(可修改参数)
◆具备与强大的可视化和分析工具STM4软件的接口

优势
      USPEX通过数片结构的空间粘连，部分保留并考虑了原子的局域排布信息。反映了晶体中强的短程相互作用和当前一代的信息。对于处理较大的体系具有明显优势。置换算法提供了用户自定义哪种原子相互交换的功能，特别适用于具有长程化学相似的不同种原子构成的体系。
      对于没有任何晶体信息或者仅有晶格参数的情况下，可以完全使用从头算处理6～40原子/晶胞的体系。对于多于40原子/晶胞的体系，计算成本显著增大，但仍可以实现，需要借助USPEX中的其他方法或近似，足以处理大多数的晶体学和地球物理学问题。对于100～200原子/晶胞的体系，使用经典力场方法，也可以得到很好的结果。

源代码授权
      USPEX是由 Andriy O. Lyakhov, Colin W. Glass 和 Qiang Zhu 共同编写的matlab语言的软件包。对于大学和研究所中的个人研究者，USPEX 是开源代码（须注册）。对于企业用户，USPEX 是商业软件。北京宏剑公司是USPEX中国区合作伙伴，向国内用户提供USPEX源代码和技术支持。

作为专业的第一原理周期性材料计算引擎，WIEN2k软件包是目前采用密度泛函理论(DFT)计算周期性体系电子结构的最精确的计算程序之一。可以对各类周期性体相和表面材料实现高精度的性质计算和模拟。
可视化图形界面：WIEN2k软件包可提供友好的网页终端操作环境(w2web)，实现简洁明快的作业生成、修改、递交和管理。

WIEN2k软件性能

最精确的全势(Full Potential, FP)方法结合(线性)增广平面波((L)APW-局域轨道(lo)基组和四面体布点方案，完美实现高精度计算

1. 可对价层电子可考虑标量相对论效应和旋-轨耦合效应
2. 对芯层电子，在原子结构层面上考虑了完全相对论的效应
3. 交换-相关能的计算主要采用局域(自旋)密度近似(L(S)DA)或广义梯度近似(GGA)

应用四面体布点方案，保证了对金属和其它导体材料的Fermi面实现精准计算。
针对含有d或f电子的重元素体系，WIEN2K程序包可通过LDA/GGA+U方案校正局域电子的自相关作用，得到与实验吻合的计算结果。
方便多样的并行计算模式(k点并行、mpi并行和混合并行)，大大提高了计算效率。

计算模块及功能

内置230个空间群列表，(辅助XCrysDen)可方便地实现输入结构的图形化
常规的电子结构自洽迭代(SCF)计算
周期性体系的态密度和能带结构计算
磁性体系自旋极化计算，精确计算铁磁性和反铁磁性结构计算和设计
X射线发射和吸收谱计算
简单和复杂体系的结构优化，包括晶胞参数和原子内坐标 (两者尚不能实现同时优化)
固体的光学特性和电子能量损失谱计算
超晶胞生成模块，模拟界面和表面材料、复杂的掺杂体系

LDA/GGA+U实现含有稀土元素等重元素材料化合物材料的高精度的性质计算

WIEN2k程序包计算周期性体系举例

TiC的电荷密的二维剖面图 [(100)面]和三维等值线图

周期材料结构TiCd的晶胞参数的优化

掺杂体系CaxEu1-xB6自旋极化态密度(对Eu的4f电子考虑GGA+U)

考虑旋-轨耦合后EuTe的能带结构(对Eu的4f电子考虑GGA+U)。

<-15.0eV区域，考虑旋-轨耦合后Eu的5p1/2与5p3/2轨道显著裂分。

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        VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。
       VASP通过近似求解Schrödinger方程得到体系的电子态和能量，既可以在密度泛函理论（DFT）框架内求解Kohn-Sham方程(已实现了混合（hybrid）泛函计算)，也可以在Hartree-Fock（HF）的近似下求解Roothaan方程。此外，VASP也支持格林函数方法（GW准粒子近似，ACFDT-RPA）和微扰理论（二阶Møller-Plesset）。
       VASP使用平面波基组，电子与离子间的相互作用使用模守恒赝势（NCPP）、超软赝势（USPP）或投影扩充波（PAW）方法描述。
       VASP使用高效的矩阵对角化技术求解电子基态。在迭代求解过程中采用了Broyden和Pulay密度混合方案加速自洽循环的收敛。VASP可以自动确定任意构型的对称性。利用对称性可方便地设定Monkhorst-Pack特殊点，可用于高效地计算体材料和对称团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或Blöchl改进的四面体布点-积分方法，实现更快的k点收敛。

VASP的主要功能：

1. 泛函
  - 电子交换相关函数：LDA；GGAs（PBE，AM05，PBEsol）；metaGGAs
  - 精确的非局域交换和杂化泛函：Hartree-Fork方法；Hartree-Fork/DFT混合，特别是PBE0和HSE06，B3LYP；屏蔽交换

2. 结构性质
  - 晶格结构参数：鍵长、鍵角、晶格常数、原子位置
  - 电子结构：能级、电荷密度分布、能带和电子态密度、电子局域函数

3. 能量导数
  - 力常数和应力

4. 动力学与弛豫
  - 从头算分子动力学：Born-Oppenheimer分子动力学
  - 离子弛豫方法：共轭梯度(conjugate gradient), 准牛顿(Quasi-Newton), 阻尼分子动力学(damped molecular dynamics)
  - 过渡态搜索：Nudged elastic band

5. 磁性
  - 共线和非共线性磁性
  - 自旋轨道耦合
  - 约束磁矩（magnetic moments）方法

6. 对静电场下的线性响应
  - 静态介电张量
  - Born有效电荷张量
  - 压电张量（包含离子贡献）

7. 对离子位置的线性响应
  - 原子间力常数和声子
  - 体弹性模量、弹性常数（包含离子贡献）
  - 内应变张量

8. 光学性质
  - 频率相关介电张量：独立粒子近似或GW的随机相近似（RPA）
  - RPA和TD-DFT计算介电张量
  - TD-DFT和TD-Hartree-Fork下求解Cassida方程（仅能用于非自旋极化的Tamm-Dancoff近似）

9. 格林函数方法
  - GW准粒子近似
  - GW顶点的Bethe-Salpeter（仅能用于非自旋极化的Tamm-Dancoff近似）
  - RPA近似下ACFDT总能

10. Berry相位
  - 宏观极化
  - 有限电场

11. 多体微绕理论
  - 二阶Møller-Plesset微绕理论

     Phonon程序使用直接法计算声子色散曲线、Γ点的不可约表示、声子态密度、热力学函数、Debey-Waller因子、非弹性中子散射与X射散射、介电常数等。用来作为Phonon输入的Hellman-Feynman力数据可以由第一原理程序如VASP、Wien2k、Siesta等程序对超晶胞计算得到。
      Phonon可以处理任意空间群称性的晶格动力学，也可以理表面、多层的片结构以及缺陷晶格。

Phonon可以计算的性质：

声子色散关系；
确定软模的存在，以及弛豫路径方向。模也可以用来确定过渡。
Γ点的TO和LO两个光学模式，以及他们的不可约表示。
用鼠标选定模式并显示振动画；
在布里渊区里搜索最强的声子模式；
声子态密度；
指定原子沿指定方向的分波声子态密度；
热力学函数内能（E）、熵（S）、自由能（F）、恒容容（Cv）随温度的变化关系
Debye-Waller因子随温度的变化关系；
指定布里渊区里指定声子支的非弹性相干中子散射强度；
单晶和多晶的非弹性非相干中子散射谱；
指定布里渊区里指定声子支的非弹性X射散射强度；
声子对介张量的贡献；
红外吸收强度。

        CRYSTAL是第一个公开发布的研究晶体的程序，自1988年第一个版本以来，CRYSTAL发布了92、95、98、03、06、09、14、17八个版本。CRYSTAL程序使用Hartree-Fock、密度泛函或各种混合近似方法计算周期体系的电子态结构，所用的周期体系的Bloch函数用以原子为中心的高斯函数的线性组合展开。程序还使用了屏蔽技术以充分利用实空间的局域化特性。程序使用全电子基组或者价电子基组（有效核势）进行限制性闭壳层，限制性开壳层，或者非限制性计算。程序可以正确处理空间对称性（230个空间群，80个平面群，99个柱形群，45个点群）。点群对称性与平移对称性可以在分子体系上兼容。CRYSTAL的输入工具可以从三维晶体结构产生层状结构（二维体系）或者团簇（零维体系），创建缺陷体系的超晶胞，还可以从一个单层结构（二维体系）创建纳米管（一维体系）。
      CRYSTAL可以用来研究分子、多聚物、表面和晶体的物理性质和化学性质。例如：几何结构、振动性质、电子态结构、磁学性质、介电性质、弹性等。

CRYSTAL17新特性快速浏览

New features with respect to CRYSTAL14 are in italics and red

Hamiltonians

• Hartree-Fock Theory
  • Restricted (RHF)
  • Unrestricted (UHF)
  • Restricted-Open (ROHF)

• Density Functional Theory
  • Semilocal functionals: local [L], gradient-corrected [G] and meta-GGA (tau-dependent) [T]
  • Hybrid HF-DFT functionals
    • Global hybrids: B3PW, B3LYP (using the VWN5 functional), PBE0 and more
    • Range-separated hybrids:
      • Screened-Coulomb (SC): HSE06, HSEsol, SC-BLYP
      • Middle-range (MC): HISS
      • Long-range Corrected (LC): LC-wPBE, LC-wPBEsol, wB97, wB97-X, RSHXLDA, LC-BLYP, CAM-B3LYP
  • Minnesota semilocal and hybrid functionals:
    • M05 family: M05, M05-2X
    • M06 family: M06, M06-2X, M06-HF, M06-L
  • Double hybrid functionals: B2-PLYP, mPW2-PLYP, B2GP-PLYP
  • User-defined hybrid functionals
  • Self-consistent global hybrid functionals (sc-hyb)
  • Numerical-grid based numerical quadrature scheme
  • London-type empirical correction for dispersion interactions (DFT-D2 scheme)
  • DFT-D3 correction for dispersive interactions. Automated, parameter-free implementation

• Grimme’s geometrical CounterPoise (gCP) empirical correction to remove the BSSE

• Composite methods for molecular crystals: HF-3c, PBEh-3c, HSE-3c and B97-3c

耦合微扰HF/KS方法
计算静态极化率、介电张量、折射指数、双折射、光轴；周期体系还可以施加锯齿波有限场

直接法计算声子色散谱；Berry相位法计算红外强度
任意k点的声子频率采用直接计算超晶胞的Hessian矩阵的方法，并充分利用对称性找到超晶胞原子组位移，大大减少了计算量。可以更精确计算热力学性质。振动频率可以与中子散射实验谱比较。红外强度计算新增了Berry相位法，这种方法比局域Wannier函数方法更节省计算量。

过渡态搜索
优化鞍点几何结构，寻找分子、聚合物和晶体的过渡态结构。利用过渡态搜索功能可以研究周期体系中的原子结构关系，例如多相催化机理。

外加衡压下的对晶格常数和原子位置进行几何结构优化
同时实现了从对晶胞参数的解析梯度计算弹性张量、压力、焓的方法。

自动计算晶体的弹性张量
全自动采用数值方法从解析梯度计算具有任意对称性晶体的二阶弹性系数。对每个施加的应力，内部坐标都重新进行优化。程序充分利用点群对称性减少形变的数目。

自动计算能量(E)-体积(V)状态方程

自动计算一系列指定体积的能量得到能量-体积（E-V）曲线关系，结果可以拟合为常见的状态方程和多项式关系。

新增多种GGA泛函
PBEsol交换关联泛函、Wu-Cohen 交换泛函、Zhao-Truhlar的SOGGA交换泛函；Wilson-Levy关联泛函。

Grimme方法模拟色散力
方法使用London型半经验校正Grimme方法计算总能量和梯度，因此可以用于总能量计算、几何结构优化和振动频率计算

从单层结构自动产生纳米管
从二维或三维的层状结构生成具有螺旋对称性的纳米管（最高到48阶）。由于对称性的充分利用，使用HF/DFT混合泛函和高质量的基组计算几百个原子的体系消耗的计算量并不高。采用旋转-平移对称性处理高分子螺旋结构（最高到48阶）。

新方法处理d、f轨道半充满原子SCF过程的初始猜测
更好的控制初始猜测，使SCF过程收敛更容易。

新方法处理固溶体
通过产生一系列的二体替位模型，找到合理的构型并进行统计计算。改进处理电子动量密度分析和康普顿散射轮廓（Compton Profile）。

改进的大规模并行版本
MPPCrystal，内存分布式并行计算版本（计算效率测试如下图）。

         Match!是一个易用的软件，从粉末衍射数据中鉴定相位，这几乎是材料科学家每天的工作。Match!作为参考数据库，我们推荐您应用ICDD PDF-2 or PDF-4 databases.除了这个您还可以以您自己的衍射样品建立自己的用户数据库，这个用户的样品数据库可以通过手动的编辑，通过峰型文件输入，或者是通过晶体结构数据来计算，也可以加入你同事的数据为你所用，同样的数据不需要再一次的输入。

New Match! version 3.6.2(June 18, 2018)

新版重要功能：

• [Windows version only] If a new PDF database has been installed on the PC, Match! will detect this at program startup and ask the user if he would like to index and use it straight away.
• [Windows version only] New menu command "Database/Check for new PDF databases..."
• It is now possible to use FullProf for pattern calculation if only crystal structure data but no raw/profile data are present. At least one entry containing full crystal structure data must be present in the match list.
• New shortcut Ctrl+< (Cmd+< on the Mac) for "Previous zoom"
• New shortcut Alt+K for "Add peak(s)" command/dialog
• Mixed wavelengths Ni Kalpha, Mo Kalpha and Ag Kalpha have been added to the corresponding dropdown boxes.
• New file format "2theta vs. intensity (2 columns)" for "File/Export/Peak data"
• In the pattern graphics, more lines with peak positions and -correlations can now be displayed below the actual diffraction pattern.
• Several bugs have been fixed:
  • A bug causing a crash of the Match! program if a FullProf calculation was not successful (R_Bragg = NaN) has been fixed.
  • A bug affecting the availability of the "Strip alpha2..." command has been fixed.
  • Due to a bug in the indexing code for PDF-4 databases, some entry data (like origin choice, cell volume, color or Pearson code) were not available/used in Match!.
    Note that re-indexation of the PDF-4 reference database is required in order to really fix this problem.
  • Due to a bug, atoms may have been missing in the crystal structure data (parameter list) of PDF database entries. In order to fix this problem, a reindexation of the corresponding PDF database using Match! 3.6.2 (or later) is required.
  • The alpha2-stripping did not work in case of Ag Kalpha radiation.
  • We have fixed a bug that caused problems (and sometimes even a crash of the program) when correcting the wavelength if match list entries were present.
  • Several bugs in the calculation of the integrated profile areas has been resolved.
  • When modifying the peak intensity using the mouse in the pattern graphics, the intensity sometimes seemed to "jump".
  • Peaks could not be marked by clicking on the peak positions in the pattern graphics if the background curve was displayed.
  • Exporting of the candidate or match list to a pdf-file caused an error message "Cannot find HTML information/file to be printed.".
  • A variety of bugs affecting the User Database Manager have been fixed.
  • A large variety of minor bugs has also been fixed.

其他功能：

• Fast single and multiple phase identification from powder diffraction data
• Use free-of-charge reference patterns calculated from the COD (incl. I/Ic), any ICDD PDF database, any ICSD/Retrieve version (released 1993-2002; valid licence required) and/or your own diffraction data (or patterns calculated from crystal structure data (e.g. CIF files)) in phase identification
• Flexible handling of reference databases (incl. user databases); you can easily switch between different reference databases without the necessity to perform a new database indexation
• Create reference databases for X-ray and neutron diffraction e.g. from cif-files
• Comfortable user database manager for easy maintenance of user data (add/import/edit/delete/sort entries)
• Powerful CIF- and ICSD/Retrieve import, incl. calculation of powder pattern, I/I_c and density
• Atomic coordinates available e.g. in the ICSD, the ICDD PDF-4+ or free-of-charge reference data are displayed in the data sheets and included in the CIF- or Textfile-exports (e.g. for Rietveld analysis)
• Displaying of Miller indices (hkl) in diffraction patterns and entry data sheets
• Fully integrated handling of your own diffraction data with PDF data (search-match, retrieval, data viewing)
• Automatic residual searching with respect to identified phases
• Automatic raw data processing: α2-stripping, background subtraction, peak search, profile fitting, error correction
• Automatic optimization of peak searching sensitivity
• Fitting of all (or selected) peak parameters to exp. profile data
• Comfortable manual editing of peaks (add/shift/delete/fit) using mouse or keyboard
• Semi-quantitative analysis (Reference Intensity Ratio method)
• Straight-forward usage of additional knowledge (composition, PDF subfiles, crystallographic data, color, density etc.)
• Integrated database retrieval system and viewer for PDF, COD and user databases
• Multiple step undo/redo
• User-configurable automatic operation
• Automatic d-value shifting during search-match process (optionally)
• Intensity contribution to figure-of-merit can be reduced for preferred-orientation cases
• Comfortable graphical and tabular comparison of peak data and candidate patterns
• User-configurable reports (HTML, PDF or text file)
• Online update (automatic or manual)

支持的衍射数据格式:

• ASCII profile (start, step, intensities or 2 columns)
• Bruker/Siemens raw data (old and new) (*.raw)
• Bruker/Siemens DIFFRAC AT peak data (*.dif) 
• DBWS (*.rfl, *.dat)
• ENDEAVOUR peak list (2 columns: 2theta/d intensity; *.dif)
• G670 raw data (*.gdf)
• Inel raw data (*.dat)
• Ital Structures raw data (*.esg) 
• Jade/MDI/SCINTAG raw data (*.mdi) 
• JEOL ASCII Export raw data (*.txt) 
• PANalytical XRDML Scan raw data (*.xrdml)
• PANalytical/Philips peak data (*.udi)
• PANalytical/Philips raw data (*.rd, *.udf)
• Rigaku raw data (*.raw)
• SCINTAG raw data (*.raw, *.rd)
• Shimadzu raw data (*.raw)
• Siemens (*.uxd)
• Sietronics XRD scan data (*.cpi)
• Stoe raw data (*.raw)
• Stoe peak data (*.pks)
•  

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系统最低需求

• Windows

  Windows XP, Vista, Windows 7 or Windows 8
  内存不小于1 GB
  空余硬盘空间不小于1.5 GB
  分辨率不小于1024 x 768
  

• Mac OS X

  英特尔处理器、Mac OS X 10.5.8 "Leopard" 系统或以上
  内存不小于1 GB
  空余硬盘空间不小于1.5 GB
  分辨率不小于1024 x 768

• Linux

  32位系统：OpenSUSE, Ubuntu, Fedora
  内存不小于1 GB
  空余硬盘空间不小于1.5 GB
  分辨率不小于1024 x 768