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在Ubuntu操作系统下，安装并使用Quantum ESPRESSO，为材料科学研究开启了新篇章。Quantum ESPRESSO是一款强大的开源软件，专门用于材料模拟和电子结构计算。通过Ubuntu平台，研究人员可以轻松部署该软件，进行原子级别的材料分析和预测，助力材料科学领域的创新研究。

本文目录导读：

Ubuntu系统简介
Quantum ESPRESSO简介
安装Quantum ESPRESSO
使用Quantum ESPRESSO

随着科学技术的不断发展，材料科学研究逐渐成为科研领域的一大热点，量子力学作为研究材料性质的基础理论，为科学家们提供了一种深入理解材料内部结构和性质的有效手段，Quantum ESPRESSO是一款基于密度泛函理论（DFT）的开源软件包，它能够进行高效的电子结构和动力学模拟，广泛应用于材料科学、物理、化学等领域，本文将介绍如何在Ubuntu操作系统下安装与使用Quantum ESPRESSO，帮助科研人员开启材料模拟的新篇章。

Ubuntu系统简介

Ubuntu是一款基于Debian的免费开源操作系统，具有稳定性高、安全性好、易用性强等特点，它广泛应用于个人电脑、服务器、云计算等领域，是科研人员常用的操作系统之一。

Quantum ESPRESSO简介

Quantum ESPRESSO是一款基于密度泛函理论的材料模拟软件，由国际上的多个研究团队共同开发，它包含了多种计算模块，如电子结构计算、动力学模拟、结构优化等，可以用于研究材料的电子结构、光学性质、力学性质等。

安装Quantum ESPRESSO

1、安装依赖

在安装Quantum ESPRESSO之前，需要先安装一些依赖库，打开终端，输入以下命令：

sudo apt-get update
sudo apt-get install git gfortran libopenmpi-dev libfftw3-dev liblapack-dev libblas-dev

2、克隆源代码

在安装完依赖库后，使用Git克隆Quantum ESPRESSO的源代码：

git clone https://github.com/QEF/q-e.git
cd q-e

3、编译安装

进入源代码目录，编译安装Quantum ESPRESSO：

make all

编译完成后，会在当前目录下生成一个名为bin的文件夹，里面包含了Quantum ESPRESSO的可执行文件。

使用Quantum ESPRESSO

1、创建输入文件

在使用Quantum ESPRESSO进行计算之前，需要创建输入文件，输入文件包括控制文件、结构文件、伪势文件等，以下是创建输入文件的基本步骤：

（1）控制文件：控制文件用于设置计算参数，如电子结构计算方法、能量收敛标准等，创建一个名为input.in的文本文件，写入以下内容：

&control
calculation = 'scf'
restart_mode = 'from_scratch'
/

（2）结构文件：结构文件用于描述晶体结构，创建一个名为input structural.in的文本文件，写入以下内容：

ATOMIC_SPECIES
Si 28.086  Si.pbe-nlcp
ATOMIC_POSITIONS
Si 0.0 0.0 0.0
Si 0.5 0.5 0.5

（3）伪势文件：伪势文件用于描述原子间的相互作用，在Quantum ESPRESSO的源代码目录下，有一个名为pseudo的文件夹，里面包含了多种元素的伪势文件，将所需的伪势文件复制到当前目录下。

2、运行计算

创建好输入文件后，进入Quantum ESPRESSO的bin目录，运行以下命令：

./pw.x < input.in > output.out

input.in为输入文件，output.out为输出文件，计算过程中，可以实时查看输出文件，了解计算进度。

本文介绍了在Ubuntu操作系统下安装与使用Quantum ESPRESSO的方法，通过掌握这款强大的材料模拟软件，科研人员可以更加深入地研究材料性质，为新材料的设计和应用提供理论依据。

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