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Use when working on first-principles materials calculations with Quantum ESPRESSO, including SCF, band structures, DOS, phonons, electron-phonon coupling, Fermi surfaces, or charge density.
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| name | quantum-espresso |
| description | Use when working on first-principles materials calculations with Quantum ESPRESSO, including SCF, band structures, DOS, phonons, electron-phonon coupling, Fermi surfaces, or charge density. |
用 Quantum ESPRESSO 做 DFT / DFPT：基态、能带、DOS、声子、电声耦合、费米面和电荷密度分析。
本 skill 故意保持轻量：
scholaraio toolref对 QE 问题，agent 默认按这个顺序工作：
pw.x、ph.x、matdyn.x、q2r.x、dos.x、projwfc.xscholaraio toolref show qe ... 查关键变量search 再 showtoolref 已能回答，就不要把 skill 当第二份参数手册toolref 缺页或命中不好，先继续完成用户任务，再回报这是 toolref 覆盖缺口，而不是把补文档工作甩给用户这意味着：
toolref# 安装
conda install -c conda-forge qe
# 或编译 GPU 版（推荐 A100）
# 赝势下载
# PseudoDojo NC (DFPT 推荐): http://www.pseudo-dojo.org/
# SSSP Efficiency: https://www.materialscloud.org/discover/sssp
验证：pw.x --version 应显示版本。GPU 版本确认 CUDA 支持。
适合：
不适合：
当 agent 不确定 QE 输入变量、程序名、namelist 所属、默认值或适用条件时，先查 toolref。
常用查法：
scholaraio toolref search qe "wavefunction cutoff"
scholaraio toolref show qe pw ecutwfc
scholaraio toolref show qe pw occupations
scholaraio toolref show qe ph tr2_ph
scholaraio toolref show qe matdyn asr
推荐习惯：
.in 文件前，先查关键变量SYSTEM / ELECTRONS / INPUTPH 字段pw.x、ph.x、matdyn.x 还是别的模块如果遇到覆盖缺口：
toolref 之外的官方文档”scholaraio usearch "<材料名称> DFT" 检索相关论文SCF (pw.x) → 基态电荷密度
├─ NSCF (pw.x) → 能带/DOS 的本征值
│ ├─ bands.x → 能带结构后处理
│ ├─ dos.x → 态密度
│ ├─ projwfc.x → 投影态密度（轨道分辨）
│ └─ fs.x → 费米面 (.bxsf)
├─ Phonons (ph.x) → DFPT 声子计算
│ ├─ q2r.x → 实空间力常数
│ ├─ matdyn.x → 声子色散插值
│ └─ e-ph → 电声耦合 (α²F, λ, Tc)
└─ pp.x → 电荷密度/ELF 后处理
建议工作流：
alpha2f, λ, Tc如果 ph.x 中设了 electron_phonon = 'interpolated'，会输出 alpha2f.dat（Eliashberg 谱函数）。
从 α²F(ω) 计算：
λ = 2 ∫ α²F(ω)/ω dω
ωlog = exp[(2/λ) ∫ α²F(ω) ln(ω)/ω dω]
Tc = (ωlog/1.2) × exp[-1.04(1+λ) / (λ - μ*(1+0.62λ))]
Allen-Dynes 公式中 μ* = 0.10-0.15（Coulomb 伪势），必须讨论 μ 敏感性*。
ecutwfc, ecutrho, occupations, smearing, degaussconv_thr, mixing_betatr2_ph, ldisp, electron_phononasr 与后处理程序的变量位置这些都应该通过 toolref 查询当前版本定义。
| 类型 | 优点 | 缺点 | 何时用 |
|---|---|---|---|
| NC (Norm-Conserving) | DFPT 最干净 | 截断能较高 | 声子计算 |
| US (Ultrasoft) | 截断能低 | DFPT 可用但更复杂 | 大体系 SCF |
| PAW | 最准确 | QE 中 DFPT 支持有限 | 精确能带 |
科学规范：声子计算优先用 NC 赝势。
# k 点并行（最常用）
mpirun -np 16 pw.x -npool 4 < scf.in > scf.out
# 每 pool 处理 1/4 的 k 点
# ph.x 并行
mpirun -np 16 ph.x -npool 4 < ph.in > ph.out
# 可加 -nimage 对 q 点/不可约表示并行
GPU 版 pw.x：每 GPU 一个 MPI rank，-npool = N_GPU。
| 工具 | 用途 |
|---|---|
| matplotlib | 能带结构、DOS、声子色散、α²F |
| VESTA | 电荷密度/ELF 3D 等值面 |
| XCrySDen | 费米面 (.bxsf) |
| FermiSurfer | 费米面（轨道着色） |
| ifermi (Python) | 费米面（pip 可装） |
| 检查项 | 正确做法 | 常见错误 |
|---|---|---|
| 截断能 | 收敛测试（总能 vs ecutwfc） | 用默认值不测试 |
| k 网格 | 收敛测试（金属需密集） | 网格太粗 |
| 展宽 | 金属用 MV，degauss 0.01-0.03 Ry | 用 Gaussian 展宽 |
| 赝势 | 声子用 NC（PseudoDojo） | 混用不同来源的赝势 |
| 声学求和规则 | asr = 'crystal' in matdyn.x | 声学支不归零 |
| μ* | 讨论 0.10-0.15 范围敏感性 | 固定一个值不讨论 |
| 晶格优化 | vc-relax 后再做性质计算 | 用实验晶格常数不优化 |
附加规范：
toolref