第一性原理計算，其根源深植于量子力學的廣袤理論體系之中。它將眾多原子所構建的復雜體系進行細致解構，視作由多個電子與原子核相互交織而成的精密系統。此方法的核心要旨在于極力踐行 “非經驗性” 的處理范式，最大程度地削減對實驗數據的倚賴，力求純粹憑借量子力學的基本原理來剖析問題。

在這個微觀的量子世界里，僅僅仰仗五個具有根本性意義的基本常數，即電子靜止質量、電子電荷、普朗克常量、光速以及玻爾茲曼常量，便能夠開啟對體系能量、電子結構等關鍵物理性質的深入探究之旅。例如，在對晶體材料的研究進程中，通過嚴謹求解薛定諤方程，充分考量電子與原子核之間千絲萬縷的相互作用，進而精準地確定電子的波函數。而這一電子波函數恰似一把神秘的鑰匙，能夠開啟通往電荷密度、態密度等諸多物理量精確計算的大門，從而為我們勾勒出電子在原子與分子周圍細致入微的分布圖景，以及在能量空間中錯落有致的排列態勢。

二、在研究中的優勢

高精度確定材料性質、節省實驗成本。

三、應用領域廣泛

涵蓋化學、物理、催化、環境、生命科學、材料等領域。

四、常用計算軟件

VASP、MS、GAUSSIAN、QE、CP2K等。

五、計算內容詳情

電子結構計算：電荷密度、電荷差分密度、態密度、能帶、費米能級、功函數、ELF。

幾何結構計算：鍵長、鍵角、二面角、晶格常數、原子位置。

材料性質計算：介電常數、彈性模量、磁導率、熱導率、界面熱阻。

催化相關計算：HER、OER、ORR、NRR、CO2RR。

能量相關計算：吉布斯自由能、吸附能、摻雜能、形成能。

反應相關計算：反應路徑、反應機理研究、過渡態搜索、能壘計算。

其他計算：聲子譜、異質結、鋰 - 硫電池、堿金屬離子電池、高熵合金計算。