二、石墨烯 (graphene) ，也就只有單一層碳原子層的石墨 (graphite) 材料，其能帶結構有一個有名的零能隙的交叉點費米面，其周圍是近乎直線的能帶，叫做迪拉克 (Dirac) 點，請重現之。
問題分析：建立模型並進行能帶結構計算，從圖上找出符合特徵之處。（在布里淵區中所謂的 K 的高對稱點處）
操作要點：利用石墨結構，切除不要的碳平面層，就可以留下只剩一層，所有 k 取樣，及 k 路徑，用 n × m × 1 （因為沿著 C 軸方向沒週期性）就可以了。
參考畫面：
2014 計算材料 期中考
（每題二十分，請聽從助教指示作答）
（原子分子）
一、驗證 CO2 為線性分子而 H2O 為彎曲分子。
問題分析：為了要知道自然界是否偏好讓 O - C - O 形成一直線而 H - O - H 保持有角度，使用 CASTEP 進行 Geometry Optimization 來幫我們預測 "最低總能量" 的分子構形。
操作要點：我們用 Atom Skecher 分別建構 O-C-O 與 H-O-H 兩個分子，並放入夠大（足以週期隔開）的超晶胞中， 用 CASTEP 進行 Geometry Optimization 的 Task。我們將會見到，CO2 的最低總能結構是 O - C - O 呈一直線，而 H2O 則形成一小於 180 度的鍵角。
小技巧：把 CO2 畫成 O=C=O 而非 O-C-O，就能在按 Clean 鈕下形成
參考畫面：
（能帶結構）
二、石墨烯 (graphene) ，也就只有單一層碳原子層的石墨 (graphite) 材料，其能帶結構有一個有名的零能隙的交叉點費米面，其周圍是近乎直線的能帶，叫做迪拉克 (Dirac) 點，請重現之。
問題分析：建立模型並進行能帶結構計算，從圖上找出符合特徵之處。（在布里淵區中所謂的 K 的高對稱點處）
操作要點：利用石墨結構，切除不要的碳平面層，就可以留下只剩一層，所有 k 取樣，及 k 路徑，用 n × m × 1 （因為沿著 C 軸方向沒週期性）就可以了。
參考畫面：
（投影態密度）
三、石英為寬能隙的晶體，其能隙的兩側，各是以氧為主抑或是以矽為主，請以原子選擇的投影態密度呈現出來。
問題分析：石英 (Quartz) 是 SiO2， Si 的投影態密度與 O 的投影態密度將會不同，能隙兩側的量子態對材料光學性質貢獻較大，可用 投影態密度來分析看那個元素比較重要。
操作要點：作 Task = Energy 的計算，Properties 選 DOS 並勾 PDOS。算完後 作在選定原子下的 PDOS 作圖，矽一張，氧一張，並列比較
參考畫面：(左：氧；右：矽)
（彈性係數張量）
四、鑽石在摩氏 (Mohs) 硬度表上是 10 ，剛玉（摻微量金屬則成藍寶石）是 9，石英是 7，而螢石 則是 4，試比較鑽石與螢 的彈性係數張量。
問題分析：CASTEP 可直接進行 彈性係數張量的計算，越不易變形（硬）的理想晶體材料，其對應張量的彈性係數值越大。（真實材料中常有缺陷，會進一步使材料弱化，故問題更加複雜，就不全由彈性係數張量唯一決定。）
操作要點：鑽石 (diamond, C) 及螢石 (fluroite, CaF2) 的模型都在 MS 找得到，載入後設 Task = Elastic Constants 即可。
參考畫面：diamond (left) ; fluorite (right)
（磁性）
五、比較金屬 鐵 與 鎳 的自發磁化率 (磁矩) 大小。
問題分析：進行 Spin-polarized 計算就可獲得材料磁矩（自發磁化率）的預測。
注意提醒：多數有操作的同學，都忘了設定自旋初始值，算出磁矩為零而不覺有異。
操作要點：用 Import 功能載入模型，在 CASTEP Calculation 選單中勾選 Spin-polarization（Task = Energy 即可，因為晶胞結構參數已是含理值，不必再最佳化。算完後，找 輸出文件 *.castep 中描述 Integrated Spin Density 的地方，即是自發磁化率 (磁矩) 。
參考畫面：
Fe
Ni
