BAND & Quantum Espresso – 周期性体系DFT计算

Posted · Add Comment

BAND 概述 BAND用于周期性边界条件体系的第一性原理计算,因此主要用于三维晶体、二维固体表面与一维纳米线、纳米管、聚合物体系。能够对材料的谱学性质、光的吸收与折射、静电势、电子密度、原子电荷、费米面、有效质量、态密度、能带与化学键分析,电荷分析与谱学性质,表面化学反应、表面吸附问题进行研究。与流行平面波软件相比,BAND侧重材料化学计算,例如等。 BAND 的优势 效率:三维小体系计算效率较低,三维大体系、二维、一维周期性体系的计算效率比平面波方法高,杂化泛函的计算效率比平面波方方法高的多。 MOF、COF等材料:BAND的基组是STO/NO,而不是平面波,因此真空区域不会显著增加计算量,因此对于Cell体积庞大,真空比例很高的MOF、COF等材料,计算效率远高于平面波方法 超重元素的精确计算:BAND不依赖赝势,而是精确的全电子基组 擅长成键分析: 键能分解分析pEDA:将键能拆分为静电作用、泡利排斥、轨道相互作用(即成键时,电子转移带来的能量降低量) 基于pEDA的NOCV:详细展示成键过程中,电子在不同晶体轨道中的转移情况,例如表面吸附时,小分子与晶体表面之间的电子转移情况 从化学键角度分析能带的COOP方法,优于COHP方法 化学相关功能非常丰富、易用: 过渡态搜索,采用NEB结合精确优化,大大提高过渡态计算的效率和精度 PES Exploration:表面吸附位点、表面化学反应机理自动探索 AIMD包含多种加速反应的方法 巨正则系综蒙特卡洛模拟 支持Win、Linux、MacOS系统 BAND 主要功能列表 周期性边界条件: 三维(体材料) 二维(材料表面) 一维(聚合物、纳米管线等) 0维(分子)周期性体系 相对论与重元素: 标量相对论 自旋轨道耦合 全电子基组、冻心基组 支持元素周期表所有元素,不依赖赝势 泛函: 各种常见GGA与meta-GGA泛函,如r2SCAN、极高效准确带隙的TASKxc、TASKCC等 适用于吸附与氢键问题的色散修正泛函,如:-D3(BJ)、-D4(EEQ) 杂化泛函HSE03、HSE06 丰富的libxc泛函库 DFT-1/2方法得到更好的带隙、Hubbard U 基组:NTO/STO、纯STO基组、GTO基组 外场与特殊模型: 均匀静磁场 均匀静电场 外压强与应力 虚晶近似:允许某些原子位以一定比例掺杂 物理性质: 能带结构与态密度、pDOS、LDOS、有效质量、费米能级、费米面 形成因子、结合能XPS 动态极化率、介电函数 弹性张量及其相关性质(教程)、应力张量 声子谱与热力学性质 高精度功函数计算 铁磁、反铁磁、亚铁磁材料 锂电材料中锂嵌入势 半金属材料性质 第一布里渊区中的高对称点、能带与态密度 […]

ADF-分子与团簇的DFT计算

Posted · Add Comment

概述 ADF 是世界上最早的 DFT 计算软件,计算功能非常完善、全面,建模、分析用户界面对初学者非常友好,节点内、跨节点并行计算效率非常高效。 一般功能:电子与结构、谱学与非线性光学性质、化学反应、热力学性质、溶剂化效应等,并包括高精度GW方法精确计算分子解离能与亲和势。 光学材料:零场劈裂、激发态辐射速率与寿命、系间窜跃、自旋轨道耦合,高精度GW方法精确计算ΔES-T。为OLED器件模拟软件Bumblebee提供原子层级模拟数据输入,辅助OLED器件模拟。 重元素与配合物:重元素体系研究必备工具,包含高精度相对论方法ZORA、X2C,完善的轨道成分分析、以及最流行的化学键分析方法EDA-NOCV、IQA等。 功能列表 效率优势: 支持节点内、跨节点高效并行计算,对较大体系,千核并行也能达到非常高加速比 支持大体系计算,例如大体系吸收光谱 普通工作站,甚至台式机就可以计算几百原子的规模的TDDFT性质 方法优势: 精确相对论方法计算自旋-轨道耦合,擅长过渡金属、重元素体系,磷光与系间窜跃 限制性开壳层分子计算,及其 TDDFT 计算 GW方法(支持自旋轨道耦合):(G0W0、evGW、G3W2)方法精确计算 IP 与 EA、GW-BSE 方法精确计算 S0-T1 能隙 RPA近似:sigma-functional 泛函更新换代迅速(ADF 泛函列表),及时引入最新的重要泛函,例如 r2SCAN-3c、TASKxc、TASKCC、D4(EEQ) 色散修正等 高精度 STO 基组:对于重元素的电子轨道计算,其他基组很容易出现定性错误(例如轨道组分不正确),ADF 可靠性久经考验 QTAIM 与 Conceptual DFT,Constrained DFT,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),基于LFDFT的 ESR g-张量双峰、XMCD 计算、DIM/QM(DRF 梯度) QM/MM与多尺度方法 功能列表: 能级分析 分子轨道MO投影到碎片轨道SFO、SFO可视化 分子能级与片段能级之间的关系 键合分析 […]

QuantumATK:纳米材料与电子器件模拟平台

Posted · Add Comment

        QuantumATK是由丹麦公司 Synopsys QuantumWise 开发的纳米材料与电子器件模拟平台。QuantumATK 是从第一个模拟电子器件输运性质的商用软件 TRANSIESTA-C 发展而来,现已集成了密度泛函、半经验、经典力场等计算方法,可以用来进行多尺度的分子体系、块体材料体系和双端电极器件的高精度计算。       Virtual NanoLab(VNL)是与 QuantumATK 的配合使用的图形用户界面,可以方便快速的构建结构模型,设置计算脚本,提交并管理计算。VNL的结果分析功能可以生成各种高质量的二维、三维结构和数据图,使您的报告和文章更加引人入胜。       QuantumATK和 VNL 都是基于 Python 模块 NanoLanguage 开发,继承了 Python 语言强大的可扩展性,用户可以自己定制计算、分析脚本,甚至设计新的建模工具。

VNL:QuantumATK的图形界面

Posted · Add Comment

Virtual NanoLab是QuantumATK的图形界面,VNL可以: 创建复杂的原子级结构模型,例如纳米管、石墨烯带、器件、晶体、表面、界面等 生成QuantumATK或其他代码的输入脚本 提交计算 后处理和作图 将数据按照项目组织 VNL主窗口可以浏览计算项目,包括集成的文件浏览,可以直接查看QuantumATK创建的NetCDF中数据用于作图和导出。 要体验更多VNL的详细功能,可以参考VNL教程。   3D Viewer 三维显示几何结构和结果数据 使用高性能OpenGL引擎渲染原子、键和数据 绘制等值面图和Contour平面图 实时调整绘图性质 多种可选色条(与Matlab类似) 自定义原子颜色、半径、透明度等 正交或透射三维图 高级照明控制 动画显示轨迹 导出PNG、BMP、JPG等各种图像格式 这里提到的许多功能也可以在QuantumATK其他三维显示工具中使用 Builder 从零开始构建分子、周期性结构、输运体系,或者直接从文件或其他工具(数据库或自定义的建模工具)导入结构进行编辑修改 在原子列表中用分数坐标或直角坐标直接编辑原子位置 用格矢或布拉维格子直接定义晶胞 进行平移、旋转、镜像等各种操作(既可以移动又可以复制原子) 切割晶体得到指定晶面 Z-矩阵编辑器,进行高级操作 根据构建好的中央散射区结构自动生成双电极器件模型 Script Generator 通过图形界面方便的设置整个输运或电子态计算模型 将各种不同的步骤组合起来,定义整个计算流程(比如先定义计算方法,然后进行结构优化,再计算能带结构等) 导出的脚本可以直接在本地或远程计算机上提交计算 可以作为计算脚本模板使用,进行后续修改 Custom Builder 自定义建模工具 用Python脚本自定义建模工具,可以在调整结构参数的同时实时显示结构的变化 含自带的建模工具 纳米管(任意元素和手性) 石墨烯纳米带和二维石墨烯层 分子导电结(任意立方金属的表面、任意hkl指数、表面上排列任意分子) 纳米线和金属单原子线 磁性隧道结(Fe/MgO/Fe类型) 金属纳米团簇(Wulff construction) Custom Analyzer 用于数据分析的插件工具 创建用于分析QuantumATK计算结果数据和二维作图的自定义脚本 自带的工具 I-V曲线与电导作图,同时显示不同电压下的透射谱 […]

 
  • 基于 µCT 建模研究亚麻纤维的形态和力学性能概述 在当前可持续资源需求持续增长的背景下,植物纤维作为玻璃纤维等合成纤维的替代材料,近年来在市场上的能见度与占有率逐渐提升。在各类植物纤维中,亚麻纤维相较于玻璃纤维因其已通过生命周期评估证实的环境优势而备受关注。但在结构产品中的大规模应用仍受到多重因素的制约,植物纤维的自然特性在不同层面上引入了变异性,给更好地理解结构-力学性能关系带来了巨大挑战。 本研究基于 µCT 扫描图像数据创建亚麻纤维的微观结构模型,采用有限元方法模拟复杂纤维形态引起的局部应力和应变分布,探索形态特征对力学性能的影响。 图像处理和模拟 遵循标准 NF t 25-501 [...]
  • 水滑石/硼酸锌/改性环氧树脂复合阻燃涂层的制备及其阻燃性能研究背景 发泡聚苯乙烯泡沫具有保温、吸水、抗压减震、耐候性好等优点,被广泛应用于产品包装、建筑消防、化工生产、汽车工业和航空航天等众多领域。根据相关统计,普通 EPS 阻燃性能较差,暴露在明火中容易发生分解燃烧,且燃烧时伴随着大量的浓烟和刺鼻气体,对人体和环境构成巨大威胁。因此,提高 EPS 的阻燃和抑烟性能至关重要。 研究内容 本研究由沈阳理工大学和辽宁工程技术大学等单位合作,基于机器学习势方法,使用 AMS 软件中的 ML Potential 模块完成燃烧模拟工作。构建铝镁水滑石、硼酸锌、聚氨酯和环氧树脂阻燃涂层晶胞模型。通过模拟手段从微观层面对涂层体系进行燃烧反应研究,该方法不仅能够直接获取涂层结构体系的燃烧演化过程,还能够利用微观阻燃机理揭示宏观阻燃现象。 图1 涂层分子模型 在 15000 fs 内,三种涂层体系内的总分子数量随温度升高而快速增加;15000-27500 fs 内,分子数量发生小幅度上下波动,说明燃烧逐渐减弱,分子的消耗和生成逐渐趋于平衡;25750-30000 fs 内,分子数量随温度降低而逐渐减少。0-2500 fs 阶段,涂层体系内势能的增加表明发生吸热反应;2500-27500 fs 阶段,体系内势能缓慢降低;27500-3000 fs 阶段,体系势能随温度降低而快速减小。 图2 燃烧过程中体系分子数量和能量的变化规律 [...]
  • Co-TMDC 磁性隧道结:自旋电子学的新前沿研究背景 过渡金属二硫化物(TMDCs)因其优异的电子和光学性能,成为各种应用中非常有前景的材料。这些材料的单层、少数层和块体多层结构可以通过各种方式进行合成,对材料的掺杂、缺陷工程和异质结构制备等技术还可以实现性能的定制。磁隧道结(MTJ)由两个被绝缘薄层隔开的铁磁电极组成。当铁磁电极的磁矩的平行(反平行)配置时,MTJ 表现出最小(最大)电阻,电阻的变化幅度可以以隧穿磁电阻(TMR)表示。在二进制术语中,这些电阻最小(最大)状态对应于 0/1。这些磁性比特的状态可以通过自旋转移力矩(STT)、自旋轨道力矩(SOT)或外部磁场来操纵。MTJ是自旋电子学的基本器件单元,主要用于读取和写入器件的磁性状态。其低功耗、大面积可扩展性、几乎无限的耐久性和非易失性使其适用于各种应用,如模数转换器、微波发生器、振荡器、磁传感器、非易失触发器、神经形态计算机、全加法器、基于自旋的 NANDS、自旋逻辑和磁随机存取存储器(MRAM)。 研究内容 作者研究了 Co/XY2/Co(X∈(Mo,W),Y∈(S,Se,Te))构成的高自旋极化电流的磁隧道结(MTJ)。密度泛函理论(DFT)用于计算基态电子性质,非平衡格林函数方法则用于量子输运计算。 图1. Co/XY2/Co 的结构示意图 [...]
  • 锂电池电极建模:基于 CT vs DFN 模型概述 随着电池制造业持续发展以应对交通电动化需求,企业获得加速电池设计与优化进程并降低成本等商业优势的同时也承受着日益增长的压力。新型材料和应用频繁且往往出人意料地涌现使快速优化锂离子电池(LIB)设计对制造商来说极具挑战性,必须摆脱对试错法的依赖,转向包括采用数学建模的更高程度自动化。 LIB 建模的基准模型 Doyle-Fuller-Newman(DFN)框架基于物理的连续介质模型且融合了多孔电极理论,而基于 CT 扫描图像重建的三维模型能够捕捉颗粒的真实几何形状。本研究基于 CT 和 DFN [...]
  • 标签

  • 关于费米科技

    费米科技以促进工业级模拟与仿真的应用为宗旨,致力于推广基于原子级别模拟技术和基于图像模型的仿真技术,为学术和工业研究机构提供研发咨询、软件部署、技术攻关等全方位的服务。费米科技提供的模拟方案具有面向应用、模型新颖、功能丰富、计算高效、简单易用的特点,已经服务于众多的学术和工业用户。

    欢迎加入我们!(点击链接)

  • 最近更新

  • 联系方式

    • 留言板点击留言
    • 邮箱:sales_at_fermitech.com.cn
    • 电话:010-80393990
    • QQ: 1732167264
  • 订阅费米科技新闻

    • 邮件订阅:
      您可以使用常用的邮件地址接收费米科技定期发送的产品更新和新闻。
      点击这里马上订阅
    • 微信订阅:
      微信扫描右侧二维码。
  •