QuantumATK独有的新功能:非平衡态格林函数方法研究半无限表面模型

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概述 QuantumATK从最新版本开始引入了一个全新的、独一无二的半无限表面模型。与非平衡态格林函数方法配合,半无限表面模型可以比表面slab模型更完善的模拟表面体系。描述此方法的预印文章已经在arXiv上公开发布(https://arxiv.org/abs/1707.02141)。 模型 片层(Slab)模型 与其他的周期性模型程序类似,QuantumATK也可以用传统的Slab模型来描述表面体系,但Slab模型有很大的缺陷和局限: Slab最大的不足是无法模拟实际表面下方通常是无限大的块体材料; 由于厚度有限,Slab中的电子容易体现出量子限制的效应; 两个表面之间可能相互影响; 很难正确的在表面方向模拟外加电场; 经常需要表面钝化、偶极校正等额外补救措施。 单电极表面(One-probe surface)模型(或半无限表面模型) 为此,QuantumATK 基于 DFT 和格林函数方法方法开发了真正可以模拟半无限表面体系的模型,即将一个表面 Slab 模型耦合于半无限的块体结构上(见下图)。 这种模型有以下几个独特的优势: 算法复杂度降低,特别适合大体系计算; 表面性质对表面层数的依赖显著降低; 只需很少的层数就可以再现块体的电子态; 可以正确的施加垂直表面方向的电场,模拟电场对表面体系的影响。 应用 文章报道了半无限表面模型的原理和应用,这些应用实例展示了半无限表面模型和格林函数方法的精确性,也证实了这个模型在表面体系研究中比传统模型具有明显的优势。 计算过渡金属的功函数 计算贵金属和拓扑绝缘体的表面态 Ge(001)|Si薄膜半导体异质结构的能带对齐 电场对碘在Pt(111)上吸附的影响   NanoLab高级图形用户界面:专注于研究,更快获得结果 NanoLab 图形用户界面丰富易用的功能可以让用户专注于研究项目的科学问题,专心思考科学问题,更快的发现新材料、创建新结构,避免在数据的导入、导出、处理、作图等琐碎的问题上浪费时间。NanoLab 可以: 最强大的材料表面结构建模工具 直观的选择表面方向和表面超胞 最合理的表面结构优化方法 快速构建各种结构模型 内嵌晶体结构数据库 搜索在线晶体结构数据 应用领域 与QuantumATK中的结构优化、能量计算、CI-NEB过渡态搜索等功能结合,这种模型还在表面化学、催化等领域有广泛的潜在应用。 表面功函数 表面态 表面反应过渡态与催化 拓扑绝缘体 相关的实例教程 表面结构与吸附 表面分子吸附体系建模:中文教程、英文教程 硅表面重构研究:中文教程、英文教程 CO在Pd(100)表面的吸附:英文教程 复数能带 硅(100)表面体系的复数能带:英文教程 单电极表面模型与格林函数方法模拟表面 中文教程、英文教程 […]

改进NEB方法初始猜测,更快的预测反应路径

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Søren Smidstrup, Andreas Pedersen, Kurt Stokbro, Hannes Jónsson发表了一篇关于“改进最小能量路径的初始猜测”的方法(J. Chem. Phys. 140,214106(2014))。 文章中提出的方法是Synopsys QuantumWise、University of Island、ETH Zurich和Aalto University合作研究的结果,目的是在给定的初始和最终结构中间更好的产生过渡态路径的初始猜测。此方法基于image-dependent pair potential(IDPP)方法,可以提供一套初始的反应路径结构,可以用于进行基于密度泛函理论的Nudged Elastic Band(NEB)计算。 作者在文中指出,使用IDPP产生的初始路径可以将用DFT方法搜索最小能量路径的计算量减少最少50%,最多则可以减少一个数量级。并行计算时间则可以减少更多,因为与直角坐标线性内插方法相比,这种方法的计算量均衡更好。 IDPP方法已经在Virtual NanoLab(VNL)中实现,使用它可以帮你大大加速NEB计算。 访问以下链接可以了解如何在VNL中使用QuantumATK(ATK-DFT、ATK-SE、ATK-Classical)中使用NEB计算: 铂在铂表面的扩散:NEB计算 使用VASP进行NEB计算同样可以从IDPP方法中受益。想了解如何使用该方法,可以试用最新版VNL2014,这里提供了计算实例: 使用VNL和VASP进行NEB过渡态搜索计算。