Computational Materials Science Codes

A reference database of computational materials science codes across DFT, TDDFT, DMFT, GW/BSE, tight-binding, phonons, molecular dynamics, structure prediction, post-processing and machine-learning frameworks. Browse by category; each entry links to detailed documentation, official site, and DOI references.

Jump to category: 1. GROUND-STATE DFT · 2. TDDFT & EXCITED-STATE · 3. DMFT & MANY-BODY · 4. TIGHT-BINDING · 5. PHONONS · 6. DYNAMICS · 7. STRUCTURE PREDICTION · 8. POST-PROCESSING · 9. FRAMEWORKS · 10. NICHE & ML
1. GROUND-STATE DFT (186 tools)
1.1 Plane-Wave Pseudopotential (42)

ABACUS · ABINIT · APE · ATOMPAW · CASTEP · CP2K · CPMD · cpw2000 · DACAPO · DFT-FE · DFTK · DFTpy · dftworks · eminus · fhi98md · GAPW · GPAW · JDFTx · KSSOLV · MADNESS · NESSIE · OpenAtom · OPIUM · PARATEC · PARSEC · PEtot · PLATO · PROFESS · PWDFT · PWDFT_jl · PWPP · PWtransport · Qbox · Quantum ESPRESSO · QuantumATK · RMGDFT · S/PHI/nX · SimpleDFT · SIRIUS · SPARC · SPHINX · VASP

1.10 Orbital Free (3)

ATLAS · KineticNet · MaZe

1.2 All-Electron (25)

AkaiKKR · AngstromCube · BERTHA · DIRAC · Elk · EMTO · ErgoSCF · exciting · fem-tddft · Fleur · FPLO · HelFEM · HUTSEPOT · JuKKR · KKR · KKR-ASA · KKRhost · KKRnano · MuST · Questaal · ReSpect · RSPt · SPR-KKR · TOMBO · WIEN2k

1.3 Localized Basis (35)

ACE-Molecule · ADF · ADF-BAND · AIMPRO · BAND · BigDFT · CONQUEST · CRYSTAL · deMon2k · DMol³ · DoNOF.jl · Entos Qcore · Erkale · EXESS · Fermi.jl · FHI-aims · FLOSIC · FreeON · GBasis · HONPAS · HORTON · inq · MESS · NRLMOL · OLCAO · ONETEP · OpenMX · OrbNet · Promethium · Psi4NumPy · PyDFT · PyFLOSIC · RESCU · SEQQUEST · SIESTA

1.4 Quantum Chemistry (52)

ABIN · ACES · ACES-II · ACES-III · ADC · AMPAC · BAGEL · BDF · CADPAC · CC4S · ccpy · ccq · CFOUR · CheMPS2 · ChronusQ · Columbus · CuGBasis · Dalton · Dice · DQC · eT · ExaChem · FanPy · Firefly · GAMESS · GAMESS-US · Gaussian · GPU4PySCF · GronOR · harpy · Jaguar · ModelHamiltonian · Molpro · MRCC · Multiwfn · NWChem · OpenMolcas · ORCA · Priroda · PSI4 · PyCI · pyqint · PySCF · Q-Chem · QUACK · Quantum-Package · QUICK · SlowQuant · Spartan · TeraChem · Turbomole · VOTCA-XTP

1.5 Tight-Binding (13)

AMS-DFTB · DFTB · DFTB+ · DFTBaby · DFTBpy · Fireball · HOTBIT · MLTB · MOPAC · SCINE Sparrow · TBFIT · tightbinder · xTB

1.6 Specialized (4)

classicalDFT · cmpy · cmpy (Condensed Matter Python) · FlapwMBPT

1.7 Machine Learning (5)

DeepH · DeePTB · GradDFT · MACE · NequIP

1.8 Educational (5)

DFT++ · PyFock · python_1d_dft · qmc-dft-python · tinydft

1.9 Real-Space (2)

M-SPARC · RSDFT (Real-Space Density Functional Theory)

2. TDDFT & EXCITED-STATE (71 tools)
2.1 Real-Time TDDFT (12)

CE-TDDFT · GCEED · GPAW (TDDFT) · kspy-tddft · Octopus · Qb@ll (Qball) · Qbox (TDDFT) · rhodent · RT-tddft · SALMON · Socorro · TTDFT

2.2 Linear-Response TDDFT (14)

2DModel · CoreProjectedHybrids · CP2K (TDDFT) · DFTCXX · DP-4 · DP-Code (Density Perturbation Code) · exciting (TDDFT) · ksdft++ · NWChem (TDDFT) · PhotoionizationGTO.jl · PyTDDFT · qed-tddft · TDDFT-ris · turboTDDFT

2.3 GW Methods (18)

ABINIT-GW · BerkeleyGW · FastGWConvergence · FHI-gap · Fiesta · GAP · Green-MBPT · GreenX · GW-approximation · molgw · momentGW · NanoGW · PyGW · QuaTrEx24 · Spex · SternheimerGW · VASP-GW · WEST

2.4 BSE Methods (11)

BSE · EXC · NBSE · OCEAN · Opticx · pyGWBSE · PyMEX · Real-Space-BSE · VASP-BSE · Xatu · Yambo

2.5 Hybrid Specialized (16)

adcc · exciton1d · JADE-NAMD · Kujo · Newton-X · NEXMD · OpenQP · PyMM · QMMM-NAMD · SAX (Likely SAXS - Experimental Technique) · SchNarc · Serenity · SHARC · std2 · StochasticGW · TDAP

3. DMFT & MANY-BODY (97 tools)
3.1 DMFT Frameworks (28)

ALPS · ALPSCore · AMULET · ComCTQMC · ComDMFT · ComRISB · COMSUITE · DCore · DMFT_ED · DMFTwDFT · EDMFTF · fcdmft · GTM · Hubbard-I · iQIST · KadanoffBaym.jl · Kondo · LinReTraCe · NESSi · NRGLjubljana · opendf · Rutgers-DMFT · solid_dmft · TRIQS · TRIQS-cthyb · TRIQS-DFTTools · w2dynamics · Zen

3.2 Impurity Solvers (25)

ana_cont · CT-HYB · CT-INT · CT-QMC · CT-SEG · CTAUX · CyGutz · d3mft · DMFTpack · DMRGPy · EDIpack · FTPS · GeauxCTQMC · · impurityModel · NCA_Standalone · NRG-ETH · NRG-ETH-CSC · Pomerol · risb · scsbz · SimpleDMFT_solver · SOM · SpM · TRIQS-NCA

3.3 QMC (21)

ad_afqmc · ALF · CanEnsAFQMC · CASINO · CHAMP · DCA++ · dqmc · HANDE · ipie · MonteCarlo.jl · NECI · ph-AFQMC · PyQMC · QMC2 · QMcBeaver · qmclib · QMCPACK · QUEST · QWalk · TurboRVB · ZTC (Zero-Temperature Configuration - UNCERTAIN)

3.4 Tensor Networks (17)

Block · DMRG++ · ExaTN · ITensor · merapp · mptensor · NORG · PEPS · PySCF-DMRG · PyTreeNet · Quimb · TeNeS · TeNPy · TensorCircuit · TensorNetwork · TNT Library · Uni10

3.5 Exact Diagonalization (6)

EDKit.jl · exactdiag · ExactDiagonalization.jl · MBL_ED · QuSpin · xdiag

4. TIGHT-BINDING (83 tools)
4.1 Wannier Ecosystem (31)

Abipy · BoltzWann · ccao-unfold · dynamics-w90 · EDRIXS · elphbolt · EPWpy · Koopmans · linres · Paoflow · pengWann · pyatb · PyWannier90 · RESPACK · sisl · StraWBerryPy · symclosestwannier · TB2J · VASP2Wannier90 · Wan2respack · Wannier.jl · Wannier90 · wannier_shift · WannierBerri · WannierIO.jl · WannierPy · WannierTools · WanTiBEXOS · WIEN2WANNIER · WOPT · WOPTIC

4.2 Model Hamiltonians (25)

Chinook · EDLib · Heisenberg · HopTB.jl · HubbardModel2D · ir2tb · JHeisenbergED · KITE · MagneticKP · MagneticTB · PolaronMobility.jl · Pybinding · pythtb · QuantNBody · QuantumLattice · SlateKoster · SpinMC.jl · Sunny.jl · TBmodels · TBSTUDIO · TBTK · ThreeBodyTB.jl · TightBinding++ · TightBinding++ (TB++) · TightBindingToolkit.jl

4.3 Quantum Transport (18)

ADNEGF (Automatic Differentiation NEGF) · Artaios · huskython · Kwant · libNEGF · MagnetoTransport.jl · MolSimTransport · NanoTCAD ViDES · NEGF-DFT · NEMO5 · OMEN · pyRUQT (Python Rowan University Quantum Transport) · Quantica.jl · SimQ (Graphene Device Simulator) · Swan · TBPLaS · TQT (Twente Quantum Transport) · TRACK

4.4 Topological Analysis (9)

Berry · nested_wloop · PY-Nodes · pyqula · pytopomat · TopMat · TopoTB · WEYLFET · Z2Pack

5. PHONONS (66 tools)
5.1 Harmonic Phonons (19)

ADIP2.jl · API_Phonons · ASE-phonons · CRYSTALpytools · elphmod · FROPHO · latticeDynamics · mace_phonopy · OpenPhonon · PHON · PHONON · Phonon-Vibration-Viewer · phononplotter · Phonopy · Phonopy-API · pwtools · THERMACOND · YPHON · YPHON (PyPhon)

5.2 Anharmonic Thermal Transport (17)

ALAMODE · ALM · almaBTE · D3Q · FourPhonon · freepaths · GPU_PBTE · GPUMD · hiPhive · kALDo · OpenBTE · phono3py · phonon-sed (pSED) · PhonTS · ShengBTE · THERMAL2 · thirdorder.py

5.3 Electron Phonon Coupling (8)

ElectronPhononCoupling (EPC) · epiq · EPW · PERTURBO · Phoebe · Phono3py-Power-Tools · USER-EPH · XTANT-3

5.4 Temperature Dependent (8)

a-TDEP · ALATDYN · autoplex · DynaPhoPy · QSCAILD · SCAILD · SSCHA · TDEP

5.5 Utilities Interfaces (12)

ATAT · AtomicContributions · DMDW · IR2PW · KPROJ · Pheasy · PhononIrep · phononwebsite · Phonopy_VESTA · qha (Python QHA Package) · RTDW · Simphony

5.6 Greens Function NEGF (2)

AGF-phonon-transport · NEGF-phonon-1D-matlab

6. DYNAMICS (52 tools)
6.1 Classical MD Engines (17)

ACEMD · AMBER · CHARMM · Desmond · DL_POLY · ESPResSo · GENESIS · GROMACS · HOOMD-blue · IMD · LAMMPS · NAMD · OpenMD · OpenMM · RAPTOR · SPONGE · Tinker

6.2 Path Integral Quantum Dynamics (3)

i-PI · MixPI · NQCDynamics.jl

6.3 Machine Learning Potentials (12)

AI2BMD · AMP (Atomistic Machine-learning Package) · AmpTorch · CHGNet · DeepMD-kit · FLARE · libAtoms/Quippy · M3GNet / MatGL · mlmod · N2P2 · SevenNet · TorchANI

6.4 Enhanced Sampling Methods (12)

Colvars · HTST · Metadynamics · molecularGSM · NEB · OpenPathSampling · PLUMED · PySAGES · SSAGES · String methods · String_Method · WESTPA

6.5 Analysis Utilities (4)

HTMD · MDANSE · MDMC · VOTCA

6.6 Differentiable MD (2)

JAX-MD · TorchMD

6.7 Interoperability Drivers (2)

ASE (Atomic Simulation Environment) · MDI drivers

7. STRUCTURE PREDICTION (58 tools)
7.1 Global Optimization (18)

AGOX · AIRSS · BOSS · CALYPSO · COPEX · CrySPY · EVO · FLAME · GASP · GAtor · Genarris · MAISE · MGAC · ParetoCSP · PyChemia · StructOpt · USPEX · XtalOpt

7.2 Basin Hopping (4)

ASE-BasinHopping · Basin hopping · GMIN · TGMin

7.3 Crystal Generation (14)

ASE-GA · CrySPR · CSPBench · HTOCSP · MUSE · OpenCSP · PXRDGen · PyMaterial-Search · PyMetadynamics · pyocse · PyXtal · RandSpg · SOPRANO · TCSP

7.4 ML Accelerated (8)

CrySPAI · CSPML · GNOA · MaterialsProject-ML · Oganov-ML · PyMCSP · PyXtal-ML · USPEX-ML

7.5 Generative Models (14)

AlphaCrystal · CDVAE · CrystalFlow · CrystalGAN · DiffCSP · EquiCSP · FlowLLM · FlowMM · GNoME · ICSG3D · MatterGen · OMatG · SyMat · SymmCD

8. POST-PROCESSING (246 tools)
8.1 Band Structure Electronic (73)

aiida-fleur · aiida-kkr · aims_DosBand · aimstools · ARPESGUI · arpespythontools · AutoBZ.jl · bandplot · bands4vasp · BandUP · banduppy · blaze2d · Brillouin-zone-navigator · cp2k-analysis-tools · cp2k-output-tools · denchar · DensityTool · dftscr · dispersion.py · easyunfold · Effective-mass-fitting · effectivemass · effmass · electronic-structure-visualization · ElkOpticsAnalyzer · elphem · emc · erlabpy · FermiSurfer · fold2Bloch · fold2Bloch-VASP · fuller · IFermi · JARVIS-Tools · kgrid · KpLib · masci-tools · matador · matminer · mpes · mstar · NanoNet · OrbVis · p4vasp · pawpyseed · peaks · plot4dft · postqe · py4vasp · py_FS · PyARPES · pyprocar · PyProcar-Unfold · pysktb · pyvaspwfc · qe_unfolding · QEPlotter · QEView · QMForge · SeeK-path · sumo · TightBinding.jl · UltimateEPM · VASP-DOS_extractor · vasp_unfold · VaspBandUnfolding · VASPBERRY · vaspkit · vasppy · vaspvis · vaspy · WOOPs · yambopy

8.2 Topological Symmetry (19)

Berry-Phase · BerryEasy · BerryPI · Chern-Number · DFT2kp · findmagsym · IrRep · irvsp · kdotp-generator · kdotp-symmetry · qeirreps · SpaceGroupIrep · spgrep · spgrep-modulation · TIM · topo_2bands · WannSymm · WIEN2k-Topo · WloopPHI

8.3 Transport Properties (22)

AICON2 · AMMCR · AMSET · BoltzTraP · BoltzTraP2 · ElasTool · ElecTra (ELECTRA) · empirical_thermal_conductivity · gkx · kg4vasp · kubocalc · LanTraP · MD-GreenKubo-Thermal-Conductivity · mDCThermalC · mech2d · MechElastic · pymatgen-analysis-diffusion · TEprop2D · ThermoElectric · topological-insulator-spin-hall · TransOpt · Unifiedkappa-phonopy

8.4 Chemical Bonding (40)

AdNDP · AIM-UC · AIM2000 · AIMAll · AIMPAC · APOST3D · Bader · Bondalyzer · Chargemol · Chemissian · ChemTools · COHP · Critic2 · DDEC · denspart · DensToolKit · DGrid · EDDB · ESI-3D · ESIpy · Hirshfeld · IGMPlot · IGMpython · JANPA · Lobster · LobsterPy · MolBO · Molden2AIM · NBO · NCIPLOT · ORBKIT · PAMoC · pybader · PyMol-QTAIM · QTAIM.wl · QuantVec · TopChem2 · TopIso3D Viewer · TopMod · TOPOND

8.5 Spectroscopy (39)

cp2k_xas_tool · Crispy · CRYSOL · CTM4XAS · Demeter · DP · EasySpin · exciting-XS · ezSpectra · FDMNES · FEFF · HyperSpy · Larch · Libwfa · mbxaspy · MLXANES · MRSimulator · Multiplety · OCEAN (Obtaining Core Excitations from Ab initio electronic structure and NIST) · Phonopy-Spectroscopy · phonopy-vibspec · ppafm · PPSTM · pyEELS · pyFitIt · PyTASER · qeapp-xps · QERaman · QuantEXAFS · Quanty · ramannoodle · ShiftML · StoBe · ThermoPW · VASP-Raman · XANESNET · xas-tools · xspectra · XSpectraTools

8.6 Magnetism Spin (18)

AtomMag · DarkMAGIC · exchanges · fidimag · Jx_DMFT · MAELAS · Magnon codes · magnum.af · McPhase · MicroMagnetic.jl · mumax+ · Mumax3 · OOMMF · SpinW · Spirit · Ubermag · UppASD · VAMPIRE

8.7 Visualization (13)

ASE-GUI · Avogadro · cif2cell · JMol · matterviz · Molara · OVITO · PyMOL · STMng · surfaxe · VESTA · VMD · XCrySDen

8.8 Quantum Transport (10)

DPNEGF · Gollum · GreenCheetah · Jiezi · MIKA · Nanodcal · PyMoire · RUQT · Smeagol · Transiesta

8.9 Workflow Automation (12)

CASCADE · dbaAutomator · DFTTK · doped · gpaw-tools · ml4nmr · py-sc-fermi · PyCDT · PyDEF · pylada-defects · pymatgen-analysis-defects · vaspup2.0

9. FRAMEWORKS (72 tools)
9.1 General Purpose Libraries (14)

ASE · CatKit · diffpy.structure · dpdata · DScribe · maml · matscipy · MLatom · pymatgen · pymatgen-analysis · pymatgen-db · pymatviz · spglib · XenonPy

9.2 Workflow Job Management (20)

AiiDA · atomate · atomate2 · Covalent · custodian · Dask · FireWorks · jobflow · jobflow-remote · Longbow · Luigi · MAST · MyQueue · Parsl · ph3pywf · Pyiron · QMflows · quacc · Signac · simmate

9.3 AiiDA Plugins (17)

AiiDA plugin registry · aiida-abinit · aiida-bigdft · aiida-castep · aiida-common-workflows · aiida-cp2k · aiida-crystal-dft · aiida-fhiaims · aiida-gaussian · aiida-lammps · aiida-nwchem · aiida-openmx · aiida-orca · AiiDA-QuantumESPRESSO · AiiDA-VASP · AiiDA-wannier90 · AiiDA-yambo

9.4 Materials Databases (15)

2DMatPedia · AFLOW · C2DB · CCDC · JARVIS · Materials Cloud · Materials Project · mp-api · NCD · NOMAD · OPTIMADE · OQMD · qmpy · teMatDb · thermo

9.5 Specialized Analysis Frameworks (6)

ASR · emmet · maggma · MPWorks · PyLada · pyMKS

10. NICHE & ML (48 tools)
10.1 MLIPs Message Passing (10)

ALIGNN-FF · Allegro · EquiformerV2 · FAIR-Chem (Open Catalyst Project / OCP) · m3gnet · MACE (Multi-Atomic Cluster Expansion) · matgl · NequIP (Neural Equivariant Interatomic Potentials) · SchNetPack · TorchMD-NET

10.2 MLIPs ACE Linear (8)

ACE · ACE1pack · AMP · FitSNAP · MLIP · SIMPLE-NN · SNAP · UF3 (Ultra-Fast Force Fields)

10.3 MLIPs DNN Universal (5)

DP-GEN · GRACE · MatterSim · ORB · PET-MAD

10.4 ML XC Functionals (3)

DeePKS-kit · DM21 · Skala

10.5 Classical FF ML (2)

I-ReaxFF · JAX-ReaxFF

10.6 Specialized Emerging (3)

cuEquivariance · Matbench-Discovery · Metatrain

10.7 Software Packages (3)

KLIFF · MatCalc · OpenKIM

10.8 Niche Tools (14)

AFLOW-ML · AFLOW-SYM · CatApp · CatMAP · DataVerse · Dual-fermions · GASpy · HubbardFermiMatsubara · Matbench · OSF · QMCPACK-addons · Stoner · XDiag (formerly exactdiag) · Zenodo