材料电子态性质研究工具

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概述 QuantumATK可以使用 DFT-LCAO、DFT-PlaneWave 和 SemiEmpirical 等工具进行实空间或者k空间的电子态结构分析。 基本电子态 能带结构 用户通过选择高对称点自定义布里渊区路径 投影能带(Fat Bandstructure):可以在任意原子、壳层、轨道、原子组合上投影 有效能带(Effective Bandstructure):将合金或其他超胞的能带的布里渊区进行展开 分子能级谱 分子的单电子能谱 还包括周期体系的 Gamma 点的分子能级谱 态密度(DOS) 使用四面体方法或者高斯展宽方法计算 投影态密度(PDOS):在任意原子、壳层、轨道、原子组合上计算投影 局域态密度LDOS以及在一个方向的投影,DOS在实空间的投影和一维化 实空间三维网格量(可以用 Python 语言操作、计算任意点的) 电子密度 有效势 全Hartree势和差别Hartree势 交换关联势 全静电势或差别静电势 分子轨道 电子局域函数(ELF) Bloch 函数,带有相位信息的复数波函数 电荷布居 Mulliken 电荷布居分析原子、键和轨道的电荷 Bader电荷分析 电子态总能 包含熵的贡献 高级分析计算工具 电极化和压电张量 采用 Berry 相位法计算 计算Born有效电荷 可选内部离子弛豫 有效质量分析(有限差分法或微扰理论) 二阶微扰方法或解析张量 有效能带(能带展开)工具 构造随机合金的超胞,并计算体系的电子台 将能带对应波函数展开投影到相应的单胞,得到有效能带 Born有效电荷 费米面 对全布里渊区k点采样,计算能带并进行三维费米面作图 […]

非平衡态格林函数方法计算引擎

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概述 非平衡态格林函数(NEGF)方法,是研究具有开放边界条件的双端半无限电极电极模型的有力工具,现已经成为在原子尺度上模拟器件体系电子输运性质的标准工具。该方法将 DFT-LCAO 或 SemiEmpirical方法与 NEGF 方法结合进行自洽计算,得到器件体系在非平衡态(非零偏压)下的电子态,并由此得到电子在器件散射区的透射概率谱,进而分析电子输运性质。 NEGF方法研究双电极体系 非平衡态格林函数(NEGF)描述散射区电子分布,包括与两个半无限电极(源漏电极)的自能耦合 开放边界条件(Dirichlet/Dirichlet)允许在源漏之间施加有限偏压,并计算伏安特性(IV 曲线) 包括电极电子态混入器件区域对电子密度和矩阵元的贡献 对开放体系使用电子自由能取代总能 可以处理两端不同的电极(允许研究孤立的界面,例如金属-半导体界面、p-n 结) 可以添加静电栅极,研究晶体管特性 NEGF 方法研究单表面体系 NEGF 方法描述表面层,包含与单个半无限基底耦合的自能项(不使用近似的 slab 模型,对表面的描述更接近物理实质) 无限基底和表面上方的真空分别使用合适的边界条件,可以进行表面非零偏压的计算 计算性能和稳定性选项 非平衡态(有限电压)下的散射态方法快速求算 Contour 积分 O(N) 格林函数计算和稀疏矩阵描述中心区域 双、单半圆 contour 积分方法以获得有限偏压下的最大的稳定性 Ozaki contour 积分方法,包含深能级 稀疏自能矩阵方法,节约内存 可选择将自能临时或者永久保存在硬盘(而不是RAM),供其他计算使用 自适应(非常规)k点积分计算透射系数 最小电极概念 电极缩减到最小重复单元,计算自能时自动重复 节约电极计算时间O(N3) 应用 电子输运与器件性能仿真工具 材料表面的建模和模拟工具 材料界面的建模和模拟工具 参考 QuantumATK中的NEGF方法技术细节(英文) 立即试用 QuantumATK! 下载QuantumATK软件安装包 申请QuantumATK的全功能试用许可  

超快的HSE杂化泛函计算

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概述 HSE 06 杂化泛函是计算半导体带隙的常见方法,但该方法过去一直受限于计算速度非常慢的因素,只能用于很小的体系计算,无法用于快速的材料筛选。QuantumATK 的最新版本 (R-2020.09)将 HSE 与 LCAO 基组结合实现超快的杂化泛函计算,同时又保持了HSE对半导体带隙的计算精度。HSE-LCAO 方法目前应用于块体体系主要用于块体体系的电子态和光学性质的计算。 半导体带隙。对半导体材料的单胞带隙验证计算结果如下。 计算速度。53 硅原子(B 掺杂)体系的态密度计算 4 核并行计算时间仅须 22 分钟,而使用平面波方法可能需要 2 天。 应用   半导体缺陷。结合 QuantumATK 中提供的 Sentaurus Materials Work Bench 工具,可以直接研究半导体带电点缺陷形成能等重要性质。 能带排列。结合 QuantumATK 提供直接计算 LDOS 能带排列的计算和作图工具,可以将将此方法用于界面体系可以很方便的研究不同材料间的能带排列,下图是使用 HSE 和 PBE 计算结果的对比。 超大多层堆叠。HSE-LCAO应用于 1969 个原子的的半导体中典型的堆叠体系(Si|SiO2|HfO2|TiN),仍然可以使用较少的计算资源(48 核心)在短时间(16小时)内完成计算,得到直观的能带排列图。 参考 QuantumATK R-2020.09新版发布 Sentaurus Materials Workbench简介 立即试用 QuantumATK! 下载QuantumATK软件安装包 申请QuantumATK的全功能试用许可  

光伏材料的计算模拟与器件仿真

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概述 光伏材料与器件是实现太阳光能直接转化为电能的一种重要途径,更广泛的光电转换材料与器件则可以应用于光信号传感器等领域。基于半导体材料构造的异质结构是这类材料应用的关键,一般来说影响光电转换效率的因素有:材料吸光能力、电子空穴对分离效率、载流子迁移效率。使用 QuantumATK 可以方便的研究: 多层结构建模高级的多层结构界面建模工具,支持直接构建任意层数的多层结构,控制每层的取向等复杂体系的结构优化和动力学对超大体系使用机器学习力场(MTP)进行优化机器学习模型支持对缺陷、界面和无定形结构进行训练半导体材料的准确带隙和光吸收 包含超快的HSE06杂化泛函方法和快速的k空间采样方法,可以轻松计算千原子体系 半导体材料的载流子有效质量和迁移率 采用完整的电声耦合方法 半导体材料的点缺陷直观、智能的点缺陷建模工具计算点缺陷的形成能和缺陷捕获能级自动化的缺陷扩散动力学研究工具半导体异质结构的能带排列 采用独特的界面模型直接计算,不必考虑真空能级校正等复杂处理 异质结器件的光生电流和开路电压 直接得到光电流谱和太阳光照下的电流密度可以直接考虑光电转换过程中的温度效应 应用案例 实例1:探索钙钛矿锡基光伏太阳能电池性能的非平衡格林函数与宏观途径 此项研究使用两种计算方法来研究混合钙钛矿型锡基光伏太阳能电池。第一种方法基于电子输运性质计算,结合了密度泛函理论和非平衡格林函数理论。作者研究了透射谱和态密度。结果表明,由于电子态的离域化,从 MASnI3 到 MASnBr3 的输运带隙减小,表现出较大的电子输运能力。第二种方法是基于漂移扩散方法模拟,发现钙钛矿-锡基混合光伏电池的参数明显依赖于钙钛矿吸收层的厚度。表面复合速度在 1~10 cm/s 和 102~103 cm/s 范围内,MASnIBr2 和 MASnBr3 的效率分别达到 16.07% 和 12.52%,可以提高太阳能电池的性能。 详见: 探索钙钛矿锡基光伏太阳能电池性能的非平衡格林函数与宏观途径Physica B: Condensed Matter, Elsevier BV, 2020, 591, 412247  实例2:二维材料的结构电子态模拟 论文作者对实验上得到的多层结构进行了模拟,得到了与实验一致的结果。文中使用DFT-D2范德华力泛函(注:QuantumATK最新版现已支持DFT-D3)对结构进行了优化,用GGA进行了结合能的计算,使用MetaGGA进行了精确带隙的计算。作为比较,又使用HSE06杂化泛函的DOS计算。注:新版的QuantumATK中LCAO基组已经支持HSE06杂化泛函,并能够进行超快的电子态计算。 详见: 用石墨烯包裹实现二维氮化镓(Nature Materials, 2016)超快速的HSE杂化泛函计算半导体准确带隙 实例3:机器学习研究钙钛矿光伏材料的稳定性和带隙 钙钛矿的成分调控让人们能够精确控制其在光伏应用所需的材料性能。然而,同时解决效率、稳定性和毒性仍然是很大的挑战。混合的无铅钙钛矿和无机钙钛矿最近显示出了解决此类问题的潜力,不过它们的组分空间巨大,即使采用高通量方法也很难发现有希望的候选结构。此项研究通过使用由密度泛函理论生成的344个钙钛矿的新数据库,使用与元素无关的通用指纹信息的机器学习方法可以快速而准确地预测关键属性。使用验证子集预测的带隙、形成能、和凸包距离分别在146 meV、15 meV/atom 和 11 meV/atom 内。得到的模型可以用于预测完全不同的化学组分空间中的趋势,并进行快速的组成和结构空间采样,而无需进行昂贵的从头算模拟。 详见: […]

AMS的试用与购买

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Amsterdam Modeling Suite简称AMS,原名ADF。因与其内含的ADF模块重名,因此2018年更名为AMS,ADF模块名字不变。 一、试用须知 http://www.scm.com/free-trial,如实、完整地填写信息,否则会默认拒绝。不要替人申请,会导致双方单位无法再申请试用。 如果申请COSMO-RS或ReaxFF模块的用户,还需要同时发邮件到ams@fermitech.com.cn,同时抄送导师,说明由于什么方面的研究,需要什么模块。 信息核实: 得到试用许可前,会收到电话核实信息真实性:导师研究方向与所需功能模块,不再默认发送全模块。 试用回访:关心您是否收到,下载、安装、使用是否有问题 结束回访:根据SCM公司要求,主要关心您的反馈。如果拒绝反馈,将导致本单位所有人不能再申请试用。 不提供试用的情况: 集群、超算。企业用户、计算中心如有试用需求,请联系sales@fermitech.com.cn或QQ:1732167264。普通用户的试用许可,不能安装到超算。 存在重复试用的单位。 试用版不能用于正式科研,不能用于发表文章、专利。 二、AMS试用用户必读 2.1 安装软件: 回调电脑日期将导致license失效,且账户锁定、失效,因此请勿尝试。 试用许可,可激活三台计算机 不支持虚拟机 试用版安装说明书 在单个Windows电脑上安装AMS 在单个Linux工作站上安装AMS 在单个Mac电脑上安装AMS 2.2 提交作业: Linux、Windows桌面系统:使用图形界面提交任务、指定任务核数 无桌面的Linux工作站:直接运行*.run文件、设定任务核数 2.3 软件入门: 软件的使用、维护、中文教程、案例等,参考AMS知识库 快速入门视频资料: AMS在Windows系统中的安装安装(时长02:46) 如何设置计算使用的核数、查看作业的输入输出文件(时长03:14) 几分钟预览AMS软件(时长07:17) AMS软件使用急速上手(时长29:26) COSMO-RS计算急速上手(时长10:20) 中文详细教程参考:AMS知识库 三、购买联系方式 销售咨询邮箱:sales@fermitech.com.cn 技术咨询邮箱:ams@fermitech.com.cn 电话:010-80393990 传真:010-80393990 官方QQ: 1732167264 如何选购参数训练功能ParAMS 如何选购ReaxFF模块 如何选购药物筛选、COSMO-RS相关模块 四、AMS正式用户必读 正式版的安装、维护与升级 提交作业、设定任务核数 软件的使用、维护、中文教程、案例等,参考AMS知识库 正确引用AMS

AMS特色功能

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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 […]

神经毒剂模拟物甲基对氧磷在光活性纳米织物上选择性可见光驱动毒性降解(Appl Catal B-Environ 2020)

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本文亮点: 利用静电纺丝技术制备了可见光催化纳米织物 这种纳米织物是以铌酸铁和聚己内酯为基底 结果表明,它对甲基对氧磷具有极强的解毒选择性 光生H+和•OH自由基是导致神经毒剂破坏的原因 通过DFT进行理论计算证实了纳米织物的效率 巴西米纳斯吉拉斯联邦大学化学系、物理系、冶金与材料工程系、理工学院多个课题组联合研究,以聚己内酯(PCL)和固化铌酸铁(NbOFe)纳米粒子为基底,采用静电纺丝技术制备了一种高效的光催化纳米织物(NbOFe-NF),并将其应用于高神经毒性化学战剂甲基对氧磷(MP)的光降解。其中光催化试验没有任何溶剂参与,仅仅依赖于织物、基底和可见光辐射。结果表明,光催化48小时,MP的转化率为94.5%。此外,还发现光活性纳米织物具有极强的选择性,可将MP及其原始有机磷产品转化为毒性较小的化合物。整个过程完全是光催化的,通过环境湿度产生H+和•OH自由基。 理论研究中,使用AMS-BAND进行计算,电子轨道使用未收缩的STO基组TZ2P展开,该基组具有三重ζ,并为每个原子增加了两组极化函数,并使用ZORA方法考虑相对论效应。几何结构优化和能量计算GGA-OLYP获得,对MP在铌酸铁表面吸附的能量分布进行了计算研究。为了模拟非晶态结构,在材料结构中保留了与氢结合的氧原子。在AMS中建立了(001)表面的平板模型,并创建超胞,游离MP分子在相应的表面进行了结构优化,仅吸附于平板的一侧。BAND在二维、一维材料表面吸附计算的精度与效率,均高于平面波方法。 参考文献: Selective visible-light-driven toxicity breakdown of nerve agent simulant methyl paraoxon over a photoactive nanofabric, Applied Catalysis B: Environmental, Available online 9 December 2020, 119774

【QuantumATK亮点文章】热输运计算与机器学习耦合设计热功能材料

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本文报道的研究采用了材料信息学(MI)方法(即结合了材料性能计算/测量和信息学算法)实现了热功能材料纳米结构的特性的计算优化,这是基于物理直觉和模型的经验方法难以获得的。此研究以一个超晶格结构的优化问题为例,介绍将热输运计算和机器学习相结合的 MI 的基础知识和技术程序,总结了描述符、目标函数、特性计算工具、机器学习(Bayesian optimization)算法和优化效率的细节,并成功地应用于热电材料和热辐射材料的设计。 在过去的几十年里,各种热输运的计算和实验技术在纳米尺度上得到了发展。一般来说,这类知识都是基于四个维度(时间和空间的三个维度)的热传输物理模型,也是人类更容易理解的。然而,在识别复杂的结构-性能关系时,尺寸可能成为制约因素。另一方面,使用黑箱模型的机器学习在处理大量维度的超空间方面有优势,并且在预测复杂的结构-属性关系方面可能更为优越,唯一的不足可能是它可能无法直接帮助人类理解基本物理问题。随着机器学习和数据挖掘方法的进步,研究人员现在能够从计算或实验数据中构建一个黑盒模型,识别或预测显示出所需特性的纳米结构或材料。因此,它为发现、设计甚至理解新材料提供了巨大的机会。 这种 MI 方法有四个基本要素:目标函数、描述符选择、评估目标函数的性质计算工具和信息学优化方法。文章通过设计超晶格基本结构框架对结构进行了数字化得到了多种结构描述符,采用 QuantumATK 中包含的格林函数方法和 Tersoff 经验力场方法结合计算的体系的导热系数作为优化目标函数,并据此设计了 Bayesian optimization 的流程。作者在文中比较了不同优化方法和不同的结构描述符的优劣,并进一步将导热的优化流程延伸应用于优化石墨烯纳米带的热电品质因数(热电优值)。       原文链接 J. Appl. Phys. 128, 161102 (2020),https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0017042。  

AMS2020发布

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AMS2020对软件整体进行了重构,各模块的整合协同性进一步提高,以AMS引擎统一驱动各个模块。同时也有一些功能上的进展: ADF模块 数值频率、PES等计算,在原先MPI并行的基础上,增加驱动层面的并行,也就是说,可以同时计算多个结构点,而不需要像过去的版本,一个一个点顺序计算(实现方式) 快速G0W0、RPA单点计算 对称性的默认设置改变为Nosymm 增加了元素Uue(Z=119)、Ubn(Z=120)的基组 默认使用Scalar相对论 ADF via AMS整合进入ADF 电荷转移积分,(近)简并能级将会一起得到处理。 BAND模块 增加了元素Uue(Z=119)、Ubn(Z=120)的基组 默认使用Scalar相对论 计算指定k点有效质量 DFTB模块 方法包括DFTB、SCC-DFTB、DFTB3、GFN1-xTB、NonSCC-GFN1-xTB。对多k点体系,GFN1-xTB计算速度大大提高 Machine Learning Potentials 这是一个经验性的第一性原理计算模块 AMS和多个ML Potentials后端之间的接口 预优化按钮增加了ML Potentials中的ANI-1cxx方法 多层计算 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。 新的力场包括:UFF、GAFF、Amber、Tripos ReaxFF ReaxFF与ReaxAMS合并,统一使用AMS驱动 支持Bulk(三维)、Slab(二维)、Chain(一维)、None(非)周期边界条件 COSMO-RS 质子化和聚集态:脚本工具处理不同流体相中不同状态,以提高溶解度、pKa和其他热力学预测 分析功能 自相关函数,扩散系数 低频热力学修正

最小冰粒氢键拓扑结构的红外光谱研究(Nat. Comm. 2020)

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水八聚体的立方结构由六个四元环组成的团簇体系,能很好的用来解释氢键拓扑结构细微变化所驱动的协同作用。虽然许多不同的结构被预测出来,但从振动光谱中提取出结构信息仍待实现,这需要电中性团簇的尺寸选择性具有足够的分辨率来识别不同异构体的贡献。清华大学/南方科技大学李隽课题组、胡撼石课题组、中国科学院大连化学物理研究所杨学明课题组、张东辉课题组和江凌课题组报导了使用可调真空紫外自由电子激光器阈值光离子化方案,测得孤立的冷冻、电中性八聚水的特定尺寸红外光谱,结果观察到大量的尖锐振动带特征。 对红外光谱的理论分析表明存在五个立方异构体,其中两个具有手性。这些结构的相对能量反映出不同的拓扑相关、离域多中心氢键作用。这些结果表明,即使有共同的结构特征,氢键网络之间的合作程度差异也导致了不同层次的结构。 为了解水八聚体的电子结构,作者利用离域定域分子轨道(LMO)理论分析了立方异构体的氢键网络,进行了自然键轨道(NBO)、自适应自然密度分配(AdNDP)、能量分解分析-化学价自然轨道(EDA-NOCV)和主相互作用轨道(PIO)等分析。 利用AMS软件ADF模块,在GGA-PBE/TZ2P水平上,利用EDA-NOCV分析了立方异构体中氢键相互作用的的本质。EDA-NOCV方案提供了关于化学键中轨道相互作用强度和贡献的定性(Δρorb)和定量(ΔEorb)信息。 参考文献: Gang Li, Yang-Yang Zhang, Qinming Li, Chong Wang, Yong Yu, Bingbing Zhang, Han-Shi Hu, Weiqing Zhang, Dongxu Dai, Guorong Wu, Dong H. Zhang, Jun Li, Xueming Yang & Ling Jiang, Infrared spectroscopic study of hydrogen bonding topologies in the smallest ice cube, Nature Communications volume 11, Article number: 5449 (2020)

 
  • 突破传统:单离子源策略实现铁(I)配合物的温和高效合成研究背景 寻找对现有试剂的低成本、低毒的替代品,一直是均相催化领域的核心诉求。近年来,利用地壳富含的铁元素构建催化剂来取代昂贵且不可持续的贵金属元素,已成为该领域的研究热点。其中,一价铁(Fe(I))分子配合物更是在诸多工业催化反应中展现出优异的催化性能。然而,性能优势的背后暗藏不可忽视的瓶颈。与第9、10族贵金属催化剂不同,低价铁面临着一个致命缺陷——缺乏化学性质稳定的起始物料。传统合成方法只能高度依赖钾石墨(KC8)或格氏试剂(RMgX)等强还原剂,对二价或三价铁前驱体进行原位还原。这不仅导致催化体系结构不明确,还极大地限制了反应的官能团兼容性。尽管此前学界曾尝试通过氧化铁羰基化合物或高价铁化合物还原法制备双夹心铁芳烃配合物,但往往因发生歧化反应难以分离得到纯净产物,最终功亏一篑。针对这一痛点,Oliver P. E. Townrow 等人在国际顶尖化学期刊 JACS 上给出了破局之法,课题组成功开发出一种在固态下对空气稳定的单核一价铁夹心配合物 [Fe(durene)2]+(durene = [...]
  • 基于密度泛函的磷酸钠化学蓄热材料失效机理研究研究背景 磷酸钠水合物是建筑环境中极具前景的蓄热材料。在蓄热过程中,该材料可能发生水解反应,导致材料变性,从而限制其工程应用。基于复合改性的循环实验室探究,本团队已经突破了材料的百次循环可用性,但依旧存在少部分磷酸钠活性组分水解失效的发生。了解并限制磷酸钠水合物的水解反应成为了工业应用研究的重点。然而,在跨季节蓄热系统的工作条件下,关于水解反应的可能性及其与脱水反应的竞争关系,在蓄热系统中的相关信息仍不明晰。因此,通过理论计算,可从本质上解释磷酸钠蓄热材料在跨季节蓄热领域下随温度,压力工况变化的水解/脱水反应偏好行为。 研究内容 中国科学院广州能源研究所黄宏宇研究员和新加坡南洋理工大学 Fei Duan 教授课题组合作,采用密度泛函计算结合热力学分析的方法,系统研究了不同水合数(n=0-12)的磷酸钠水合物的分子结构,以确定其稳定构型。此外,计算了磷酸钠及其水合物的频率谱,进而用于计算蓄热过程中吉布斯自由能变,以获得脱水反应和水解反应的 P-T 图,并最终明确了磷酸钠水合物的微观失效机理。该研究结果为可为预防和消除磷酸钠热化学蓄热材料在跨季节蓄热领域应用中的失效问题提供了有利的理论依据。 图1. [...]
  • AMS2026 发布AMS2026 现已发布,带来了机器学习势、模拟工作流程及易用性方面的强大新进展。凭借更广泛的化学覆盖范围和更优的性能,开展自动化、可重复的研究比以往任何时候都更加便捷。立即升级,亲身体验其卓越表现。 机器学习势 新模型系列(eSEN、MACE、UMA等)基于大规模数据集训练,在提升机器学习势能的效率与精度的同时,进一步拓展了其适用范围。 扩展的覆盖范围包括: 带电及磁性分子 生物分子与聚合物 金属配合物与催化界面 金属有机框架材料与分子晶体 无机材料 [...]
  • 首例稳定低价态铟氢化物:合成瓶颈的突破与亲核反应性得的探索导语 较重主族元素的低氧化态氢化物因极度不稳定而长期被视为“难以捉摸”的研究难题,然而,Oriol Planas 教授团队近期在《Journal of the American Chemical Society》发表的题为《A Crystalline [...]
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