本书主要涉及计算材料科学中第一性原理计算、高性能计算技术，材料数值模拟算法在高性能计算平台上的实现、应用与实践。全书共4个部分。第一部分是综述，主要对计算材料科学的基本概念、材料计算方法和计算材料科学实践进行了介绍。第二部分是计算理论，系统阐述了密度泛函理论基础，周期势中电子计算方法，简约波矢的物理意义和空间积分，LDA＋U和GW近似，以及分子动力学。第三部分是高性能计算环境搭建，主要介绍了高性能计算基本原理与高性能计算集群搭建实践。第四部分是计算实践，描述了VASP的安装与应用示例、XMD和LAMMPS的应用示例。 本书可作为希望快速了解计算材料学知识的本科生、研究生的参考书，也可以供物理、化学、材料计算等领域对高并发计算集群中材料模拟计算感兴趣的理论研究者及工程技术人员使用。

第一部分 综述
第1章 计算材料科学
第2章 材料计算方法
2.1 材料分类
2.2 计算方法
2.3 计算软件
第3章 计算材料科学实践
3.1 HPC计算
3.2 高通量计算
参考文献
第二部分 计算理论
第4章 密度泛函理论基础
4.1 Hohenberg-Kohn定理
4.2 Kohn-Sham方程
4.3 交换-相关能泛函
4.3.1 局域密度近似和LDA泛函
4.3.2 梯度校正和GGA泛函
4.3.3 meta-GGA泛函
4.3.4 杂化泛函
第5章 周期势中电子计算方法
5.1 Muffin-Tin近似与非Muffin-Tin校正
5.2 基态总能量表达式
5.3 正交平面波方法
5.4 赝势方法
5.4.1 模守恒质势
5.4.2 超软质势
5.5 线性缀加平面波方法
5.5.1 APW与LAPW
5.5.2 FP-LAPW的总能计算
5.6 KKR方法、Muffin-Tin轨道和LMTO
5.6.1 KKR方法
5.6.2 MTO与LMTO
5.7 投影子缀加波方法
5.7.1 PAW方法的基本思想
5.7.2 PAW表示下的能量表示与补偿电荷
5.7.3 PAW方法的Kohn-Sham方程与原子分波、投影函数
5.7.4 PAW方法与USPP的内在联系
5.7.5 PAW原子数据集
第6章 简约波矢的物理意义和空间积分
6.1 简约波矢K→
6.2 K→-空间积分
6.2.1 简单分布函数与逼近
6.2.2 特殊点方法与Monkhorst-Pack布点方案
6.2.3 线性插值与四面体方法
6.2.4 改进的四面体方法与误差修正
第7章 LDA+U和GW近似
7.1 LDA+U方法
7.2 电子激发与GW近似
7.3 LDA+U和GWA校正的关系
第8章 分子动力学
8.1 导论
8.1.1 MD原子相互作用模型
……
第三部分 高性能计算环境搭建
第四部分 计算实践
参考文献