第一性原理计算（first-principles calculation)是基于密度泛函理论（Density Functional Theory，简称DFT）的一种量子力学计算方法，它是建立在波恩-奥本海默绝热近似、非相对论近似以及单电子近似的基础上的计算理论。第一性原理计算的基本思想是将多个原子构成的体系看成是由多个电子和原子核组成的系统，只需要最基本物理常数：m0、e、h、c、kB，不采用任何实验得到的数据，以及经验、半经验参数来求解薛定愕方程。第一性原理计算能够从微观原子层面上揭示材料性质的本质规律，具有较高的预测精度，广泛应用于材料科学、化学、物理、催化、生命科学等领域。

第一性原理常见的体系包括但不限于金属单质、金属氧化物、合金、半导体材料、二维材料、钙钛矿、MOF、COF、表面结构、异质结构等。

常用的软件有：VASP, CASTEP, CP2K, QE等。

可以的计算的内容包括但不限于：

结构性质：晶格常数、原子坐标、键长、键角、XRD、表面能、界面能、形成能

电子性质：电荷密度、态密度、能带，投影态密度、投影能带、COHP、静电势、ELF、功函数

力学性质：弹性常数、弹性模量、体积模量、压电张量

吸附体系：吸附能、结合能、差分电荷密度、bader电荷、mulliken电荷

催化性质：OER、ORR、HER、CO2RR、NRR、NO3RR、NORR、SRR、迁移能垒、过渡态搜索

光学性质：介电函数、折射率、吸收光谱、反射光谱、能量损失函数、激子结合能

声子性质：声子谱、声子态密度

磁  性 质：磁矩、磁化率