QuantumATK 的建模功能

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QuantumATK的图形界面 NanoLab(NL)提供了丰富易用的建模工具,能够满足不同层次的模型构建需求。这里介绍并演示 NL 的建模功能。

提示:所有建模功能在永久免费学术版 NL 图形界面中可用。

结构数据库

  • 内嵌结构数据库
    • 分子结构数据库
    • 晶体结构数据库
    • 富勒烯结构数据库
  • 在线搜索晶体结构
    • Crystallography Open Database(COD)数据库
    • Materials Project数据库
  • 用户自建数据库

结构导入导出工具

  • 导入XYZ, CAR, CASTEP, CIF, ASE, VASP等多种结构文件
  • 导出XYZ, CAR, CASTEP, CIF, ASE, VASP, GPAW, Siesta, ABINIT等多种结构文件
  • 支持OpenBabel导入导出几乎全部量子化学程序的结构文件

晶体建模工具

  • 从空间群开始创建晶体结构

分子建模工具MB_9

  • 丰富的分子模型和片段选择
  • 直接使用经验力场快速优化分子结构
  • 智能添加端基工具(passivator)
  • 详见操作实例:Molecular Builder(英文)。

表面建模工具7

  • 直观的表面方向和超胞选取工具
  • 支持创建Slab模型、电极模型和块体模型
  • 方便快捷的将分子固定到表面上
  • 详见实例教程

界面建模工具screenshot4

  • 先进的界面建模工具
  • 搜索两种表面可以形成的所有界面模型
    • 支持各种块材、二维材料界面
  • 给出各种晶格适配的几何结构供选择
  • 评估晶格畸变大小和超胞大小
  • 方便的控制界面原子层数和间距
  • 详见教程:Ag-Au界面建模

结构操作工具原子操作工具

  • 丰富的原子操作工具
    • 选定、标记、旋转、平移、复制、镜像
  • 智能化、自动化的工具
    •  方便将晶格与晶格、晶格与分子进行组合
    • 锚定工具:将分子锚定于指定的位置
    • 智能确定周期边界

模板建模工具

  • 纳米片层和纳米带生成工具
    • 可以生成两种元素的纳米带或片层。
  • 纳米管生成工具
    • 指定一种或两种元素和纳米管手性指数,即可生成纳米管。
  • 纳米卷曲工具
    • 将任意层状结构卷曲成完整或不完整纳米管的工具
  • 纳米线、纳米团簇建模工具

随机体系建模工具Amorphous_builder_after_cooling

  • 多晶工具
    • 根据一种或多种单晶构建多晶体系
  • 无定形体系
    • 根据分子式随机生成无定形体系
  • 分子充填工具
    • 使用指定分子结构随机充填晶格(Packmol,2016新版功能)

Special Quasirandom Structure (SQS) 结构建模工具

NanoLab 提供 SQS 建模工具,可以方便的产生 SQS 结构。

  • 内置 SQS 建模工具
    • 使用基因算法(其他程序采用蒙特卡洛方法会比较慢)
    • 目前支持二元体系,例如 SiGe 或者 InxGa1-xAs
    • 支持任意结构,比如纳米线
  • 新结构类型:AlloyConfiguration
    • 分数占据,主要用于 SQS 建模工具
  • 自动搜索最稳定合金结构
    • 生成模型哈密顿量与组分的函数关系
    • 使用与 MAPS(MIPT Abinitio Phase Stability)自动搜索稳定合金构型,构造 cluster expansion

NEB反应路径建模工具neb_builder1

  • 给出初始、终态结构生成NEB初始路径的结构变化轨迹
  • 采用【独特的算法】,生成的反应路径更合理,大大节省NEB优化时间
  • 可用于ATK或VASP的NEB反应路径优化

电子器件建模工具atk_graphene_junction_voltagedrop

  • 独一无二的纳米器件建模工具,方便易用
  • 只需构建器件中心区域,自动转换成器件结构
  • 多种实用模板
    • 分子结、磁性隧道结、石墨烯带导电结
  • 与ATK计算无缝衔接

结构限制工具pd_w9

  • 对部分原子进行直角坐标冻结
  • 将部分原子作为刚体结构(冻结原子相对位置关系)
    • 在表面slab、界面、器件模型结构优化特别有用
  • 支持ATK、VASP等计算
  • 详见实例教程:CO/Pd(100)结构优化

相关视频演示与教程


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