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本书立意于系统详尽地阐述第一性原理及其所涉及的基本量子力学和固体物理知识，同时针对性的描述Castep模块在计算材料学中的应用。全书包含了物理学基础（物理学基础含括了求解薛定谔方程、晶体学基础，详细地叙述了倒格子和布里渊区）、密度泛函理论（系统地叙述了密度泛函理论的发展历程，同时还解释并对比了不同的赝势和交换关联泛函）、Castep操作方法、晶体弹性理论、晶体电子结构、布居分析、硬度、半导体光学性质、磁性材料、材料吸附、二维材料应用以及Heusler合金的设计与性质等。