CASTEP 是使用所謂的密度泛函理論，來處理並近似多個電子交互作用的複雜量子力學問題。它可以處理晶體、表面等具週期性的系統，也可以用超晶胞的方法處理分子吸附、雜質等非週期性的系統。Materials Studio / CASTEP 的組合是一個先進的材料設計環境，具三度空間繪圖的科學視覺化能力、其材料物性計算也有良好的精密度及優越的單機與平行效能，在高度整合的主從運算與分析環境架構下，提供親切而功能強大的使用者界面，因此是研究與設計材料物性的一個非常好用的工具。

在三天的密集課程中，我們會對實際使用 CASTEP 與 Materials Studio 的基礎學理、功能選項、操作方法、都儘可能作廣泛性的、入門性的介紹，並配合實務經驗傳授及上機實習，希望能讓上路新手也都收穫豐富，而能開始自行使用第一原理計算來輔助材料特性的研究與設計。

第一天

09:30am 示範與同步實習：Materials Studio與CASTEP快速入門(本機模式)

10:30am  示範與同步實習：以純文字模式執行 CASTEP 的方法、認識 CASTEP 的 輸出、輸入檔

11:00am 示範與同步實習：認識晶體結構 與 ICSD 無機晶體結構資料庫

11:25am 示範與同步實習：CSD 有機晶體結構資料庫

11:50am  示範與同步實習：模型建構技巧 （含奈米管）

12:10am  示範與同步實習：介面之標準 3D 功能

12:30am  午餐

13:30pm  密度泛函理論與 CASTEP 平面波贗勢方法

13:30pm  量子力學複習、微觀圖像與第一原理、多電子的量子問題、密度泛函理論（Hohenberg-Kohn 定理的證明）、Kohn-Sham 方法、迭代極小化

14:30pm  贗勢、平面波基底與週期性邊界條件、直接計算原子的受力、梯度算符求值與快速富利葉轉換

15:30pm 示範：預測基本物性 (I) 了解原子軌域與目睹化學鍵

原子軌域、分子結構與極性、化學鍵及其鍵級（鍵級觀念簡介）、孤立電子對判定、鍵能、鍵長與鍵角（含輸出檔判讀）、電子局域化函數作圖

17:00pm  實習：預測基本物性 (I) 了解原子軌域與目睹化學鍵（項目同上）

18:00pm 實習結束 

第二天

08:00am 電腦教室開放：自由上機實習

09:00am 能帶結構的理論與其計算方法簡介

能帶的本質、從能帶結構看物性（費米面、導電機制、曲率 (有效質量)、能隙、磁性）、超晶胞、倒空間與布里淵區、FFT Grids 資料結構、 k-取樣與對稱化、費米面與分數佔據態、投影態密度

10:00am 示範：預測基本物性 (II) 能帶結構相關物性

能帶結構、態密度、投影態密度、導體、半導體、絕緣體、磁性、反鐵磁初始態、反鐵磁、晶胞參數、彈性係數張量、載子的有效質量、超晶胞計算下能帶的折回

11:00am 實習：預測基本物性 (II) 能帶結構相關物性（項目同上）

12:00am 午餐

13:00pm 進階理論簡介 (I) 光譜預測?

電子躍遷與光學性質、密度泛函微擾理論簡介（聲子、靜介電常數、紅外線吸收與 NMR）、能隙問題及修正、核（內層）電子光譜及 core-hole 效應

14:00pm 示範：進階物性預測 (I)光譜預測（項目如下）

14:00pm 可見 / 紫外電子光譜、 電子能量損失譜 EELS / 能量損失近邊結構ELNES；介電函數、聲子譜、聲子態密度以及比熱

14:30pm 靜介電常數、紅外線光譜、拉曼光譜

15:00pm 核磁共振、能階修正

15:30pm 實習：進階應用範例 (I) 光譜預測

16:00pm 自由實習（練習本日上、下午所有的議題）與個案討論

17:00pm 實習結束

第三天

08:00am 電腦教室開放：自由上機實習

09:00am 進階理論簡介 (II) 表面與介面的物理與化學現象

表面與介面的電子結構

10:00am  示範：進階應用範例 (II) 表面與介面

表面重構、化學吸附、STM 影像模擬、表面與介面的功函數、異質接面之能帶偏移(band-offset)

11:00am 實習：進階應用範例 (II) 表面與介面

12:00am  午餐

13:00pm  進階理論簡介 (III) 複雜系統的模擬

虛擬晶體近似法、過渡態搜尋、分子動力學簡介 、TD-DFT簡介

14:20pm  示範 進階應用範例 (III) 複雜系統

處理缺陷與摻雜之方法：(1)虛擬晶體 介面操作、純文字操作、(2) 超晶胞 ， 化學反應之 過渡態搜尋暨活化能預測、分子動力學、TD-DFT

15:40pm  實習：進階應用範例 (III) 複雜系統

16:20pm  CASTEP 教戰守則