【CP2K】序言&简介

最近想学习cp2k，发现这个软件的入门并不是非常简单。打算将自己学习cp2k的过程记录下来，方便自己理解和复习。也希望看到这个系列的小伙伴互勉互助，若有什么问题和文章中的疏漏错误，欢迎在评论区提出。

cp2k的介绍

cp2k的优点

cp2k是一个非常全能的软件，我学习cp2k是因为其众多的功能和开源的特性。感兴趣的部分（以下段落翻译自CP2K Summer School 2018的资料）[1]：

• 基于DFT计算（使用GPW，也就是高斯型函数和平面波基组去做波函数近似）的结构优化，AIMD，其他性质的计算（光谱、激发态等）
• 杂化泛函和后HF方法
• 基于力场的经典分子动力学
• QM/MM（融合经典分子动力学和第一性原理分子动力学的计算）

由此可见cp2k的功能非常的全面：

cp2k的缺点

那么代价是什么呢？如果cp2k做DFT拳打VASP，做MD脚踢Gromacs、Lammps，岂不是美哉？（当然不排除未来某个时间cp2k真的做到了）cp2k的缺点如下[2]：

• 对导体的计算较慢（OT算法只适用于有带隙的体系，导体则用常规的对角化+smearing方法）
• 处理磁性体系比较麻烦
• K点只有单Gamma点的计算好用（因此不适用与小体系的计算）

不适合用来计算结合能（因为高斯基组会带来不完备误差）

以上cp2k的缺点都能在VASP上有较好的弥补，或许目前cp2k可以和VASP互补，作为第一性原理计算较为重要的两个软件。

^节选自 https://www.cp2k.org/_media/events:2018_summer_school:cp2k_intro.pdf

^节选自 https://www.bilibili.com/video/BV1vJ41137Cn?p=1&t=1301

CP2K的安装

由于本人学习使用的CP2K是在实验室超算平台使用，故暂时未涉及到CP2K的安装。

CP2K的学习文档

CP2K一直在发展中，目前还没有一个正式的手册，所以学习CP2K并不是一个简单的事，连自学的材料都不多。目前我所知道的途径有以下几个：

CP2K的Google Group

这里是最好的获得帮助的地方，CP2K的开发者经常在group里回复用户的问题，非常专业。常见的问题在论坛上都能找到答案。

CP2K 官方教程

目前已经举办了多次CP2K培训教程，网站（http://www.cp2k.org/tutorials， http://www.cp2k.org/events）上有不少演示文稿可以下载，很多是程序开发人员做的报告。要了解CP2K，读这些文稿是很好的入门材料。

CP2K的官方手册

CP2K的官方手册（http://manual.cp2k.org/trunk/）实际上并不是“手册”，因为这个网站只是解释了各种关键词的含义以及设置，并没有教你如何使用CP2K。手册本身是从CP2K的源码直接生成的，只要下载了源码就可以在本地生成CP2K的手册。

CP2K源码包中的测试文件

最直接的例子是源码中的tests文件。CP2K源码包中的tests目录包含了各种方法的输入文件。这些输入文件并不是最适合计算的，其中测参数设置没有经过优化。但这些输入文件给了我们了解输入文件结构的途径。

另外，学会使用grep命令。当你想了解CP2K的某个关键词（keyword）时，不妨使用grep –iR keyword tests/ 命令来查看使用了该关键词的测试输入文件。仔细阅读这些输入文件，就能知道这些关键词的使用了。需要注意的是，tests目录中的输入文件主要是用来测试程序运行的正常与否，往往使用了不合理的参数，用户需要参考手册等其他资料自行进行调整。

CP2K相关的文献

有关CP2K中使用的各种方法，CP2K的网站上放了一个参考文献列表http://manual.cp2k.org/trunk/references.html

要想真正了解CP2K的原理，可以阅读这些文献。

参考文献：https://www.zhihu.com/column/c_1496140180922351616