许缉熙：基于VASP的波函数可视化设计与Fortran实现

许缉熙的本科毕业设计专注于"VASP程序波函数可视化设计"，该研究围绕第一性原理计算展开，这是一种基于量子力学的计算方法，用于预测和分析材料的电子结构。Vasp (Vienna Ab initio Simulation Package) 是一种广泛应用的商业软件，它能够处理复杂的电子结构计算任务。 设计的核心目标是开发一个程序，专门针对Vasp计算结果中的WAVECAR文件进行处理，这种文件包含了系统的波函数信息，但由于其二进制格式，用户通常难以直接解读。因此，许缉熙设计的程序通过编程实现了波函数的解析和可视化，具体包括以下关键步骤： 1. 参数输入：用户需要提供必要的计算参数，如计算类型、晶体结构等，作为程序运行的基础。 2. 倒空间性质计算：波函数在倒空间（k空间）表示，这是量子力学中描述电子分布的重要概念。设计程序对WAVECAR中的波函数数据进行傅里叶变换，将其转换到倒空间。 3. 波函数寻找与定位：确定并计算出波函数在倒空间中的特定波矢点，通常只关注第一布里渊区，因为其他区域可以通过平移晶格矢量进行处理。 4. 正空间坐标转化：利用倒易关系，将倒空间的坐标映射回正空间，即实际空间中的位置，这有助于理解电子在晶格中的运动模式。 5. 平面波近似：在势场起伏不大的情况下，电子行为近似为平面波，通过波函数的平滑处理，简化了分析过程。 6. 图形化输出：利用程序处理后的波函数数据，通过绘图软件生成直观的核外电子波函数图像，便于理解和解释电子的分布特性。 该程序采用Fortran语言编写，确保跨平台兼容性，能在Windows和Linux系统上运行，具有用户友好的界面和高效的执行效率。设计的关键术语包括波函数、傅里叶变换、电子结构和可视化，这些概念在程序中起到了核心作用，使得复杂的第一性原理计算结果变得易于理解和呈现。 许缉熙的这项工作对于提高材料科学研究的可视化水平，特别是理解和解释复杂电子结构有重要意义，为材料设计和模拟提供了实用工具。