ADF Highlight：仿生高容量吩嗪基阳极的水系有机氧化还原液流电池（Nature Energy, 2018)

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文献资料： Aaron Hollas, Xiaoliang Wei, Vijayakumar Murugesan, Zimin Nie, Bin Li, David Reed, Jun Liu, Vincent Sprenkle & Wei Wang, A biomimetic high-capacity phenazine-based anolyte for aqueous organic redox flow batteries, Nature Energy, 3, 508–514 (2018) 水溶性有机(ASO)氧化还原活性材料，作为氧化还原液流电池(RFB)中传统过渡金属离子的替代品，近期备受关注。然而ASO可逆容量往往显著低于报道的理论最大值。本文中报道了一种吩嗪基ASO化合物，可逆容量超过其理论值的90%！通过修改吩嗪结构，使吩嗪的溶解度，相对原始吩嗪提高了1.8 M，氧化还原电位抬升超过400 mV。在接近饱和浓度下，RFB操作电压可达1.4 V,可逆阳极电解液容量为67 Ah L-1，500次循环中的每次循环的容量保持率为99.98%。   DFT计算细节：使用软件版本ADF2017，色散修正杂化泛函B3LYP-D3，AUG > ATZ2P基组（Frozen Core：none）。溶剂化方面：使用COSMO溶剂化模型，使用水作为溶剂计算溶剂化能。

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ADF Highlight：二维传感材料检测甲醛的机理研究（J Mol Model, 2018）

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文献资料： Yaping Wang, Zhengyan Zhao, Guanglan Li, Yang Yan, Ce Hao, A 2D covalent organic framework as a sensor for detecting formaldehyde,  Journal of Molecular Modeling (2018) 24:153 甲醛是主要的室内污染源，大连理工大学郝策课题组使用DFT以及TDDFT研究了COF(Covalent Organic Framework) 识别甲醛的机理。分子结构、红外光谱、氢键相关质子的1H-NMR化学位移以及电子跃迁能的计算结果表明，COF与甲醛分子形成的分叉结构的氢键，在S1激发态中被增强，并且对COF的发光不利。进一步计算荧光速率常数，同样表明S1激发态中增强的氢键本身，对COF的发光产生明显的削弱现象。 本文采用的分析方法，与定量结果定性结合，表明COF用作甲醛检测传感器的可能性。

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ADF Highlight：双膦固定Au团簇的手性光学活性研究（J. Phys. Chem. C, 2018）

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文献资料： Natalia V. Karimova and Christine M. Aikens, Chiroptical Activity in BINAP- and DIOP-Stabilized Octa- and Undecagold Clusters,  J. Phys. Chem. C, 2018, 122 (20), pp 11051–11065. Natalia V. Karimova、Christine M. Aikens通过TDDFT计算，对膦固定金团簇[Au11X4Cl2]+与[Au8X3(PPh3)2]2+(X = DIOP, BINAP)的手性光学活性来源，以及配体的作用进行了深入研究。 为了降低计算时间消耗，使用小的模型配体代替原始的BINAP和DIOP配体，分别计算了真空中以及氯仿溶液中的光吸收以及CD谱（如上图所示），与实验数据一致。配体导致Au核心的形变，以及配体本身的性质，对体系的手性光学活性至关重要。 另外，配体的连接方式决定了Au核心的形状，配体本身基本决定了CD谱中的高能区域，而Au核心决定了CD谱在低能量区域（波长大于350nm）的形状和正负号。

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ADF Highlight：相对论DFT计算解释SO-HALA NMR化学位移在元素周期表中的变化趋势（JCTC, 2018）

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文献资料： Jan Vícha, Stanislav Komorovsky, Michal Repisky, Radek Marek, and Michal Straka, Relativistic Spin–Orbit Heavy Atom on the Light Atom NMR Chemical Shifts: General Trends Across the Periodic Table Explained, J. Chem. Theory Comput. 2018. 名词： SO-HALA ＝ Spin-Orbit Heavy Atom on the Light Atom   本文通过研究，发现并阐明了SO-HALA效应对NMR化学位移影响的大小和方向，在电子结构水平上的原理与机制。简而言之：重原子中，部分占据的价层导致对轻原子相对论性”屏蔽”；重原子的空价层导致相对论性“去屏蔽”。 因此，在5d2～5d8、6p4 重原子氢化物中，轻原子核被“屏蔽”；4f0、5d0、6s0、6p0重原子氢化物中，轻原子被“去屏蔽”。这样解释了第六周期元素的氢化物中，1H NMR化学位移的周期性趋势，并适用于整个元素周期表，也可以推广到非氢化物的轻原子。 另外，SO-HALA NMR化学位移与SO-EDD（Spin-Orbit-induced Electron Deformation Density），也就是旋轨耦合导致的电子密度的变化有关。就轻原子核处，电子密度耗尽/集中而言，SO-HALA提供了更直观的理解图像。 从此，SO-HALA NMR化学位移这个复杂问题，能够被更广泛对化学工作者所理解。 高级教程： relativistic NMR calculations […]

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ReaxFF新功能：模拟、分析表面反应

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从AMS 2018起，ReaxFF有了一个重要的新功能：检测表面吸附的化学反应，甚至可以区分不同的吸附类型。 例如水分子吸附在铝表面的模拟，模拟完毕后，在Movie > Properties > Molecule Fractions，勾选对应的吸附结构，即可以显示如下： 可以看到三个物种的数量变化：Al、H2O分子、吸附状态的水分子H2O(ads)。 吸附状态的分子，通过(ads)缀加的位置，可以得知是哪个原子与表面形成吸附键。例如H2O(ads)表示水分子的O原子与表面形成吸附键。 下图是另外两个例子： 该功能的使用： 只需在常规分子动力学模拟参数的基础上增加如下设置： 1，将surface的所有原子，设置为一个region，创建region的操作，参考：如何创建分区 2，ADFinput > Properties > Adsorption analysis > Support 选择该Region

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计算化学应用基础与ADF软件入门培训（2018年南京站）

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ADF与众多计算化学软件相比，在重元素与过渡金属体系、分子或分子碎片间相互作用研究（能量分解、成键分析、电荷转移、载流子迁移率）、发光材料系间窜跃、荧光磷光寿命、非线性光学等方面，具有独特的优势。 另外： 支持各种常见光谱，例如核磁共振、紫外可见吸收、荧光磷光发射、拉曼、表面增强拉曼、X射线吸收、f→d电子激发、电子自旋共振、电子圆二色谱等的计算。 反应分子动力学模拟方面，在力场更新速度、分析工具、模拟各种特殊模型等方面，具有独特优势。 人性化、智能化的图形化操作界面，让计算化学新入门的工作者，也能轻易掌握。 培训时间： 2018年6月2日-3日 上午9:00-12:00 下午14:00-18:00 培训地点： 南京工业大学江浦校区仁智楼323 培训费用： 免费（食宿交通费用自理） 人数限制： 50人 主讲人介绍： 刘俊，ADF软件中国区技术支持。毕业于北京大学化学与分子工程学院。熟悉计算化学理论以及密度泛函理论的程序化，曾专门赴荷兰ADF开发组专门学习交流。 培训方式： 讲解与操作充分结合，确保每一位学员，掌握学习内容。 培训内容： 一   ADF基本操作 二   密度泛函计算 密度泛函基本理论与计算数据的对应 ADF模块（分子体系DFT计算）参数详解：泛函、相对论、基组、冻芯、积分精度等 案例练习  相互作用研究： 能量分解的理论与概念：泡利排斥、静电作用、轨道相互作用 案例练习 成键分析的理论与概念：ETS-NOCV方法研究化学键形成 案例练习 分子间载流子迁移率理论（Marcus Hopping rate与NEGF的区别) 案例练习 势能面扫描（限制性结构优化） 案例练习 过渡态搜索与内反应路径 案例练习 红外光谱的计算 案例练习 重元素与过渡金属体系计算： 相对论理论与物理图像：ZORA与X2C方法 相对论的参数设置 相对论、自旋轨道耦合矩阵元（SOCME）与磷光 案例练习 荧光、磷光辐射跃迁寿命（系间窜跃与非辐射跃迁寿命，请关注费米科技公众号，获取后续高阶培训班信息） 案例练习 紫外／可见吸收光谱与激发态物理图像 案例练习 激发态结构优化 案例练习 激发态频率计算 案例练习 […]

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计算化学应用基础与ADF软件入门培训（2018年西安站）

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ADF与众多计算化学软件相比，在重元素与过渡金属体系、分子或分子碎片间相互作用研究（能量分解、成键分析、电荷转移、载流子迁移率）、发光材料系间窜跃、荧光磷光寿命、非线性光学等方面，具有独特的优势。 另外： 支持各种常见光谱，例如核磁共振、紫外可见吸收、荧光磷光发射、拉曼、表面增强拉曼、X射线吸收、f→d电子激发、电子自旋共振、电子圆二色谱等的计算。 反应分子动力学模拟方面，在力场更新速度、分析工具、模拟各种特殊模型等方面，具有独特优势。 人性化、智能化的图形化操作界面，让计算化学新入门的工作者，也能轻易掌握。 培训时间： 2018年5月25日-26日 上午9:00-12:00 下午13:30-18:00 培训地点： 西安市长安区学府大道1号西北大学长安校区化学与材料科学学院220室 培训费用： 免费（食宿交通费用自理） 人数限制： 50人 主讲人介绍： 刘俊，ADF软件中国区技术支持。毕业于北京大学化学与分子工程学院。熟悉计算化学理论以及密度泛函理论的程序化，曾专门赴荷兰ADF开发组专门学习交流。 培训方式： 讲解与操作充分结合，确保每一位学员，掌握学习内容。 培训内容： 一   ADF基本操作 二   密度泛函计算 密度泛函基本理论与计算数据的对应 ADF模块（分子体系DFT计算）参数详解：泛函、相对论、基组、冻芯、积分精度等 案例练习  相互作用研究： 能量分解的理论与概念：泡利排斥、静电作用、轨道相互作用 案例练习 成键分析的理论与概念：ETS-NOCV方法研究化学键形成 案例练习 分子间载流子迁移率理论（Marcus Hopping rate与NEGF的区别) 案例练习 势能面扫描（限制性结构优化） 案例练习 过渡态搜索与内反应路径 案例练习 红外光谱的计算 案例练习 重元素与过渡金属体系计算： 相对论理论与物理图像：ZORA与X2C方法 相对论的参数设置 相对论、自旋轨道耦合矩阵元（SOCME）与磷光 案例练习 荧光、磷光辐射跃迁寿命（系间窜跃与非辐射跃迁寿命，请关注费米科技公众号，获取后续高阶培训班信息） 案例练习 紫外／可见吸收光谱与激发态物理图像 案例练习 激发态结构优化 案例练习 激发态频率计算 案例练习 […]

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文献重现：ReaxFF计算环氧聚合物的力学性质（杨氏模量、屈服点、泊松比）

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参考文献 Radue, Jensen, Gowtham, Klimek-McDonald, King and Odegard, J. Polym. Sci. B, 56, 255-264 (2018) 注意： 本功能要求软件版本号≥ADF2017.213，最新开发版下载（点击） 本案例较为耗时，16核并行计算，约1天内完成。 本文分子结构由Matthew S. Radue提供，这种纠缠交叉结构，可以通过2017版中尚未发布的一个新功能生成。分子结构下载（点击） 中文教程：ADF Modeling Suit知识库（请点击）

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ADF Highlight：色散力强烈影响有机光伏材料的光致电荷分离（ J.Phys. Chem. C，2017）

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参考文献： Juan Pablo Martínez, Daniel Eduardo Trujillo-González, Andreas W. Götz, Fray L. Castillo-Alvarado, and Juan I. Rodríguez, Effects of Dispersion Forces on Structure and Photoinduced Charge Separation in Organic Photovoltaics, J.Phys. Chem. C 121(37), 20134-20140 (2017). 本文使用DFT-D3、TDDFT-CAMYB3LYP研究了P3HT/PCBM 二聚体的分子结构、电荷分离（Charge Separation，CS）。 研究表明，确定二聚体稳定结构时，适当考虑范德华力，对CS速率常数的影响高达3个数量级。P3HT以U形结构包裹PCBM，使得色散力（吸引作用）最大化。

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COSMO-RS Highlight：使用更准确的COSMO-RS新参数模拟二氧化碳在离子液体中溶解度（Green Energy & Environment, 2018）

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参考文献： Jingli Han, Chengna Dai, Gangqiang Yu and Zhigang Lei, Parameterization of COSMO-RS model for ionic liquids, Green Energy & Environment (2018). 北京化工大学雷志刚教授同合作者近期在Green Energy & Environment发表了重新优化的离子液体的COSMO-RS参数。训练集扩大到2283种无限稀释活度系数数据，以及文献中收集的1433种CO2溶解度数据。 作者使用这些拟合参数预测低温下（<273.2K）CO2在纯离子液体中的溶解度，以及在一定温度、压力范围内CO2在混合离子液体中的溶解度。 在ADF的COSMO-RS模块图形界面，用户可以直接修改（Method > Parameters）能量常数a’，氢键系数c_hb，有效接触面积a_eff： 用户可以在ionic liquids COSMO-RS教程中学习使用这些新参数。  

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  • Janus MoSi2N2P2 单层在纳米器件和光电晶体管中的应用研究背景 二维 MA2Z4 材料因具有优异的热稳定性、力学稳定性、可调电子结构和较高载流子迁移率，已成为低维电子学和光电子学中的重要候选体系。Janus 结构通过在材料上下表面引入不同原子层，打破面外对称性，为调控能带、极化、输运和光响应提供了新的自由度。此前 Janus MoSi2N2P2 的稳定性和光学性质已有理论预测，但其电子输运、场效应调控和光电响应等器件行为仍需进一步阐明。 研究内容 该研究首先构建了 α1 和 α2 相的 MoSi2N2P2、Mo(SiNP)2-A 和 [...]
  • QuantumATK 低维电子材料与器件合集（八）Cs3Cu2I5 中双功能氨基酸的烷基链工程实现优异的光电性能 无铅的 Cs3Cu2I5 钙钛矿具有低维结构和自捕获激子发射的特点，在可持续光电子学方面具有重要的前景。虽然机械球磨有环境友好和可扩展的优势，但合成 Cs3Cu2I5 的光电性能往往受到铣削过程中引起的晶格畸变、表面缺陷和颗粒团聚的限制。为了克服这些挑战，通过理论计算和实验验证相结合的方法，提出一种基于氨基酸的烷基链工程钝化策略。密度泛函理论表明，多功能氨基酸和烷基链协同钝化了 Cs3Cu2I5 表面缺乏配位的 Cu+ 和易于产生深层次缺陷的碘空位。有趣的是，延长的烷基链显著增强了改性效果。随后的实验和计算进一步证实，较长的烷基链通过氢键网络、位阻和内部电场与多个官能团相互作用，有效增强了光致发光、延长载流子寿命、抑制聚集、提高晶粒致密性。值得强调的是，5 – AVA 修饰的 Cs3Cu2I5 获得 75.6% 的 PLQY（增强 56.8%），延长了 12.6% 的载流子寿命，并显著增强紫外区光响应。此外，用这种分子工程绿色钙钛矿制作的光电探测器在 PDRC 和开关比方面分别提高了近 4 倍和 171%。这种理论指导的烷基链工程分子协同多官能团钝化策略为绿色合成光电性能优越、环保无铅的铜基钙钛矿建立了强大的框架。（Journal of Materials Chemistry C 2025 46: 23134-23148. [...]
  • 对称性感知生成发现新型反铁磁材料研究背景 自旋电子学通过利用电子自旋而不仅是电荷来存储和处理信息。当前磁随机存储器等器件大多依赖铁磁体的宏观磁矩进行读写，但铁磁体容易受到外部磁场干扰，并会产生杂散场，限制器件高密度集成。反铁磁体（AFMs）中相邻自旋反向排列，净磁矩为零，因此天然具备抗磁场干扰、低杂散场和太赫兹尺度超快磁动力学等优势。 然而，判定一个材料是否具有反铁磁基态，并非仅由化学组成决定。在高对称性的磁性晶体结构中，位于不同空间格点的磁性原子，其自旋构型可能更容易满足空间反演和时间反演的联合对称性。这种对称性将导致自旋向上与自旋向下的能带完全简并，从而形成反铁磁序。因此，反铁磁材料的发现本质上是一个多维度问题，需要同时兼顾化学空间的广度、几何结构的合理性以及晶体对称性等多重约束。 近年来，深度生成模型在晶体逆向设计中展现出巨大潜力1-4。但现有生成模型普遍缺乏对晶体对称性的显式编码，导致其生成高对称结构的效率偏低3 4，往往更倾向于产生低对称性乃至 P1 空间群的结构，难以系统地探索反铁磁材料更可能涌现的高对称空间。 研究内容 杭州电子科技大学张正明副教授等人提出了一种名为SG‑CDVAE的生成框架。他们将晶体对称性这一关键物理信息嵌入到生成模型架构中，从而实现对高对称反铁磁材料的定向设计。SG-CDVAE 以 [...]
  • 原位聚合限域实现高效蓝光钙钛矿 LED(Nature 2026)本文使用元宝 Hy3 preview 模型总结归纳 。 摘要 金属卤化物钙钛矿因其优异的光致发光特性，已成为颇具前景的发光二极管半导体材料。然而，其性能仍受限于在衬底上原位合成钙钛矿纳米晶过程中“高结晶度”与“小尺寸”之间的固有矛盾。本文报道了通过原位聚合驱动的纳米晶限域策略，合成了由高质量纳米晶组成的钙钛矿薄膜，从而实现了高效的蓝色钙钛矿发光二极管。原位形成的聚合物网络在钙钛矿纳米晶生长过程中施加了纳米尺度的空间限域作用，使纳米晶兼具小尺寸和 83% 的高光致发光量子产率。此外，具有足够配位位点的可聚合单体延长了钙钛矿团簇的晶格重排时间，从而提升了纳米晶的结晶度。所合成的钙钛矿纳米晶用于制备发光二极管后，在 491 [...]

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