Amsterdam Modeling Suite(简称AMS,原名ADF),是一款更专业的材料化学模拟平台。可以在原子水平研究分子、溶液、固体表面反应、吸附结构、聚合物的电子态结构、化学反应、谱学性质、化学键性质、光电性能、热力学性质、力学性质、电磁学性质等。
- AMS 是调用ADF、BAND、MOPAC、DFTB、ReaxFF、ForceField完成计算的驱动程序,可以调用这些子模块完成微观动力学、混合模拟、分子动力学模拟、巨正则系综蒙特卡洛模拟。
- 微观反应动力学:Microkinetics方法介绍(点击),案例教程(点击)
- 混合计算:
- 轻松地通过分区,实现DFT、MM、ReaxFF、DFTB等任意混合,分区数量没有限制,该功能支持周期性体系,参考:Hybrid调用多种计算引擎分区计算
- 混合计算涉及MM的力场包括:UFF、GAFF、Amber、Tripos
- GCMC模拟:ADF-GCMC、BAND-GCMC、ReaxFF-GCMC、DFTB-GCMC、MOPAC-GCMC……
- 分子动力学模拟(以下算法均适用于ADF-MD、BAND-MD、DFTB-MD、MOPAC-MD、ReaxFF-MD)
- REMD加速反应算法,用法参考:新的分子动力学反应加速算法REMD
- Bond Boost加速反应算法,用法参考:ReaxFF-Bond Boost:加速分子动力学模拟中反应发生
- CVHD加速反应算法
- Molecule Gun(入射分子)、Molecule Sink(定时移除指定组分)功能
- 扩散系数、自相关函数
- ADF模块
- 大体系计算,例如大体系吸收光谱
- 过渡金属、重元素体系
- 最先进的相对论方法,计算自旋-轨道耦合
- 丰富的谱学性质、非线性光学、热力学、核磁共振、电子自旋共振等
- 成键分析、电荷与电子密度分析
- 最新泛函,例如SCAN、-D4(EEQ)色散修正泛函、丰富的LibXC泛函、高精度双杂化泛函
- 分子间相互作用精确计算MP2方法
- 图形界面简单方便,初学者也能很好使用
- 特色功能:
- 成键分析与化学反应:能量分解EDA、电荷分解CDA、化学价自然轨道ETS-NOCV、分子轨道MO投影到碎片轨道SFO、键级、通过Laplacian电子密度与键临界点区分化学键类型、DORI、过渡态搜索
- 光学:荧光、磷光辐射跃迁寿命、磷光发射谱、荧光发射谱、SOCME估算系间窜跃、紫外可见吸收谱(非相对论方法、相对论动能修正、考虑自旋轨道耦合)、红外光谱、拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、Nucleus Independent Chemical Shifts(NICS,核独立化学位移)的计算、X射线吸收谱(XANES、EXAFS、XPS)、VCD、MCD、ESR、EPR、零场劈裂ZFS、Frank-Condon谱、极化率、穆斯保尔谱、旋轨耦合(SOCME)、POLTDDFT方法快速计算Au、Ag团簇吸附小分子体系紫外可见吸收谱
- 非线性光学 :超极化率、衰减一阶超极化率β、衰减二阶超极化率γ、零频β、光学矫正β、EOEP β、SHG β、零频γ、EFIOR γ、OKE γ、IDRI γ、EFISHG γ、THG γ、TPA γ
- 其他特殊理论方法:FDE方法、收缩变分DFT(CV(n)-DFT)用于单重态-三重态激发的计算(该功能不像普通的TDDFT那样被电荷转移激发所困扰)、配体场DFT(LFDFT)(对 d → d和f → d电子转移的情况,令计算结果更可靠)、微扰局域分子轨道
- 电荷、电子密度分析:AIM(Bader)、Natural Population Analysis(NPA)、Mulliken电荷(任何计算完毕即可在Output或View中查看)、Hirshfeld电荷(任何计算完毕即可在Output或View中查看)、Voronoi形变电荷(任何计算完毕即可在Output或View中查看)、ELF、NCI、SEDD(默认单点计算完毕即可在View中查看)、DORI(默认单点计算完毕即可在View中查看)、RGD(默认单点计算完毕即可在View中查看)、基态差分电子密度、电子激发差分电子密度
- 电荷迁移性:转移积分方法计算分子间载流子迁移性、金属-配体电荷转移(MLCT)、激发态电荷转移描述符
- 溶剂化:COSMO、SCRF、3D-RISM、FDE
- 范德华色散系数
- 热力学:热容、Gibbs自由能、熵、焓等
- 磁学:磁化率、Verdet常数、旋转g张量
- BAND模块
- 相对论(自旋轨道耦合SOC)、支持元素周期表所有元素
- Unrestricted方法能够在用户不指定自旋多重度的情况下,自动收敛到能量最低的自旋多重度
- 对二维表面的边界条件,正确处理垂直于表面的极化效应。表面的极化对催化效果有很大的影响,因为电荷的分布能够左右反应路径
- 一维、二维体系计算精度、效率高于平面波程序
- 材料表面溶剂化
- 含时流密度泛函(TDCDFT):计算薄膜半导体的介电常数
- 外加磁场、均匀静电场
- 物理性质:
- 能带结构与态密度(pDOS、LDOS)、有效质量、费米能级、形成因子、动态极化率
- 介电函数、精确原子核电子密度
- 磁性:支持所有元素,包括各种重元素例如锕系元素和过渡金属,不需要赝势(使用精确的全电子基组)
- 谱学:吸收与折射光谱、EELS、精确的NMR计算、EFG、Q-tensor、 ESR、g-tensor、A-tensor
- 电子性质分析:AIM、ELF、Mulliken、核电子密度、通过Laplacian电子密度与键临界点区分化学键类型、Crystal Orbital Overlap Populations (COOP)
- PEDA-NOCV成键分解:
- 表面吸附结构的成键分析(化学价自然轨道NOCV、能量分解EDA)
- 分子的Unrestricted碎片成键分析,例如:
- DFT分子动力学:由于BAND能够自动收敛到能量最低的自旋多重度,因此可以模拟存在自旋翻转过程的反应。例如有氧气参与的反应,氧分子处于三重态,而产物大多是单重态,反应过程中存在自旋翻转
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高效并行化
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图形界面易用性强:初学者也可以很快正确使用
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支持晶体结构数据库中cif文件导入
- Quantum ESPRESSO
- 版本更新到6.3版,包含CPMD功能
- ReaxFF模块
- 建模:分子混合物、固体-流体混合物
- 任务管理、分析图形化操作:监控反应物、产物组分变化,检测基元反应与速率常数,局域温度分布与原子电荷分布的可视化
- 力场更新更多
- 分子枪功能模拟原子或分子在材料表面的沉积、模拟撞击、外加电场(2019版)
- 反应过程中清除指定产物
- 加速反应的模拟方法:Collective Variable driven HyperDynamics 、bond-boost、分子动力学/fbMC蒙特卡洛混合模拟(2019版)、巨正则系综蒙特卡洛模拟
- 新的性质分析工具:热导率(NEMD)、沿盒子的某条轴向的温度分布、局部原子平均温度、单原子的弹力张量、扩散系数、自相关函数、径向分布函数
- 新的反应分析工具:表面吸附反应分析(2019版)、聚合反应的交联率
- 新的力学性质分析工具:弹性墙壁(2019版)(添加外电场时,必须启用该功能)、应力应变(如:环氧聚合物的力学性质-杨氏模量、屈服点、泊松比)
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eReaxFF功能(电子作为粒子参与反应):用于电池、太阳能电池等大尺度分子动力学过程的研究
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新的力场参数化工具:CMA-ES、MCFF方法
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支持1~3维周期边界条件
- COSMO-RS模块
- AMS软件包自带分子库以及新增分子库的工具
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COSMO-RS方法、COSMO-SAC方法、UNIFAC方法
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多种流体热力学参数
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QSPR(定量构效关系)快速预测多种性质:熔化热、密度、介电常数、闪点等
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溶剂混合物优化、分配系数(溶解度、液-液萃取)
- pKa、pKb、Sigma Profile
- 活度系数、溶剂化自由能、亨利常数
- 蒸汽压、沸点、(二元/三元)气液平衡相图 (VLE/LLE)
- 过剩能, 共沸、溶混性gap
- 成分线、闪点
- DFTB模块
- DFTB、SCC-DFTB、DFTB3、GFN1-xTB、NonSCC-GFN1-xTB
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快速、可视化
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通过GUI与ADF、BAND模块无缝对接,用于结构的预优化
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二阶(SCC-DFTB )、三阶(DFTB3)自洽电荷
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色散修正D3-BJ、D2、UFF、ULG
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振动频率、声子谱、pDOS、能带与态密度、Franck-Condon谱、 Bader分析
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TDDFTB,用于大体系的紫外可见吸收光谱:
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支持singlet-singlet与singlet-triplet激发;
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通过设置最小振子强度,选择需要计算的激发态
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分子动力学
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DFTB.org参数之外,增加QUASINANO参数(87种元素)