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有限温度下材料性质的模拟，依据玻恩-奥本海默近似，要求人们对电子结构和原子核的运动分别进行准确的描述。近年来，随着第一性原理电子结构计算方法的发展，电子的量子描述已达到相当的精确度，而与之相应的原子核运动却很大程度停留在经典描述的层次。该处理所带来的一个直接后果是与原子核量子运动相关的量子隧穿、原子核有效势能面的修正、及高压下一些材料相图等基本物理问题不能被解释。在该报告中，我们将重点介绍一个能够克服这些局限的材料性质全量子模拟方法：基于第一性原理计算的路径积分的分子动力学。利用这个方法，我们系统的研究了核量子效应对金属与水的界面[1]、氢键系统的结构[2-3]、高压下氢与锂的相图的影响[4-6]、以及水在固体表面行为等物理问题[7-10]。