【QuantumATK亮点文章】界面处能带收窄导致CZTS太阳能电池开路电压损失

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在Applied Physics Letters 2017 年发表的最新文章中使用 QuantumATK 讨论了在 Cu2ZnSnS4 太阳能电池体系里材料界面处能带收窄导致的开路电压损失。文章由 Synopsys QuantumWise 公司和丹麦技术大学(DTU)的研究者共同完成。 Cu2ZnSnS4(CZTS)是很有前景的薄膜光电功能材料。由于其具有直接带隙,因此 CZTS 构成的器件可以比间接带隙的硅基器件更有效的吸收光。此外,CZTS 体系中只包含地球上丰度很高的元素,因此比诸如 CdTe 等体系更具有经济价值。 目前 CZTS 体系主要的问题是开路电压(OCV)很低,并且原因不明。目前主流的解释是 CZTS 与作为缓冲层的 CdS 之间的(大台阶状)能带对齐是主要的不利因素,然而,目前对最新的效率超过7%的CZTS器件的测量都表明能带对齐相当的合适(平坦)。 本论文从另外的角度来解释 OCV 损失。研究者使用 QuantumATK 计算了 CZTS 和 CdS 之间界面处的电子态(能带对齐)情况,并在界面处发现了一处很小的局域化的界面态。在进行器件级别模拟时,此界面态导致了显著的 OCV 衰减,本文给出的计算结果与文献中报道的目前 CZTS 光电池器件测量结果定量的吻合。本研究显示了器件级别模拟所需参数可以从原子级别的材料模拟结果中获得,将两个级别的模拟结合可以为未来薄膜光电池器件提供有力的工具。   QuantumATK 中提供: 便捷的材料界面建模工具,构建任意表面之间的界面模型; 使用双电极器件模型(device model)与 NEGF 方法直接计算能带对齐,避免 Slab 模型能级对齐的困扰。 参考文献 文章原文:A. Crovetto, M. Palsgaard, T. Gunst, […]

ADF 2017 新版发布

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ADF2017版正式发布,大家可以通过ADF官网申请免费试用。注意:计算机日期设置必须正确、不能回调日期,否则将导致license激活失败,并被列入黑名单!详情参考费米维基:ADF软件授权类型、价格、试用、购买,正确引用

ADF计算化学软件高级培训班(2017年西安站)邀请通知

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ADF软件作为计算化学和计算材料学模拟平台以其专业性能得到各大高校及科研院所老师和同学们的青睐。2017年4月20-21日,费米科技将在西北大学长安校区举办为期两天的ADF计算化学软件高级培训班,以帮助更多的科研人员全面的了解ADF软件在计算化学各领域的应用。 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。长期担任ADF软件技术支持,2010年曾到荷兰ADF软件开发组学习。 培训内容: ADF参数物理意义,以及如何设置 ADF软件的基本操作,以及如何生成图谱、数据 片段分析功能: 能量分解(EDA) 体系拆分为开壳层片段的计算 使用ETS-NOCV分析化学键的成分、类型、对EDA中轨道相互作用的贡献、成键导致的电子转移定量分析 转移积分与电子迁移率 过渡态搜索 荧光与磷光寿命、辐射跃迁速率 自旋轨道耦合的应用(SOCME) 开壳层的NMR计算 激发态几何结构优化 溶剂化计算: 非自洽的COSMO溶剂化 自洽的SCRF溶剂化 精确溶剂化方法FDE 周期性体系: 表面吸附结构的键能分解(pEDA) ETS-NOCV方法在周期性体系的使用 反应力场案例 热解 分子枪模拟表面沉积 使用蒙特卡洛-分子动力学混合模拟,达到宏观时间尺度效果 培训时间:2017年4月20-21日上午9:00-12:00 下午13:30-17:00 培训地点:陕西省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(食宿交通等费用自理) 人数限制:50人 温馨提示: 机房有台式电脑供学员练习使用,学员也可以自带笔记本,我们将提供免费试用license,用于提前练习、后续的复习等。衷心感谢广大新老学员的关注和支持!我们欢迎您提出宝贵的意见和建议,便于我们持续提高课程质量,让我们共同进步,期待您的参与! 后续培训信息: ADF计算化学软件高级培训班(2017年厦门站)2017年5月16日-17日 厦门大学 ADF计算化学软件高级培训班(2017年上海站)2017年5月19日-20日 华东理工大学    

ADF Highlight:沸石中八配位卤素(Proc. Nat. Acad. Sci.,2017)

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参考文献: G. Goesten, R. Hoffmann, F. M. Bickelhaupt and E. J. M. Hensen, 8-Coordinate Fluoride in a Silicate Double-4-Ring, Proc. Nat. Acad. Sci.  114, online (2017). 最近发现卤素在硅酸盐,也就是普通的沸石单胞D4R结构中存在颇为耐人寻味的成键作用(Goesten, Hoffmann, Bickelhaupt, Hensen.) 根据现在的理论上来说,所有卤化物倾向于占据中心的位置,来最大限度地减小笼子的形变(应变)。在应变存在的情况下,键作用能在笼顶点的位置应该更大,实际上中心位置就会成为跨越氧化硅对角顶点运动的过渡态。 EDA分析(参考费米维基:键能分解EDA)揭示了泡利排斥与中心卤素原子大小的关系。F–、Cl–、Br–、I–在D4R中的静电吸引与轨道相互作用依次增大,但都被大的多的泡利排斥掩盖掉了,只有F–的净成键作用能相比而言还算大。其他小离子,比如Li+、OH–、H–在D4R中也有较大的净的成键作用。 文中使用ADF的片段分析功能表明:在笼子的中心位置,卤素是八配位的;键高度离域,虽然八配位,但键级为4。 上图中的密度变化,参考费米维基:如何计算片段差分密度(分子与片段的电子密度之差)

分子动力学网络课程
“How Atoms Move: Introduction to Molecular Dynamics Simulations with VNL and ATK-Classical”

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QuantumWise 将于近期举办“使用 VNL 和 ATK-Classical 进行分子动力学模拟”的网络课程。 网络课程时间:2017 年 1 月 24 日 4-6 PM 或 1 月 26 日 3-5 AM(均为北京时间) 课程安排如下: 入门讲座(半小时):介绍分子动力学的基本原理、方法和应用 操作演示(一小时) 答疑(半小时) 本次网络课程以英文进行。 点此注册 成功注册后,您会收到一封确认邮件,提示您如何加入本次网络课程。 有疑问请联系我们:sales@fermitech.com.cn 或 info@quantumwise.com。 参加者准备: 没有任何计算模拟经验的人也可以从中获益,但建议参加者应该有基本的原子级别建模和模拟的经验。 参加者可以提前在自己的电脑上安装 VNL-ATK,以便在操作演示中进行练习。所有用户都可以申请 30 天免费试用 license(点此申请),学术机构的研究者可以申请 ATK-Classical 的永久免费 license(点此申请)。 深入了解VNL-ATK中的经验力场计算引擎ATK-Classical,请参考: 简介:http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/atk-classical/ 文章: http://arxiv.org/abs/1701.02495 与ATK-Classical相关的中文实例教程有: 分子动力学基础 模拟气相沉积薄膜生长过程 模拟离子轰击单层石墨烯 缺陷碳纳米管的杨氏模量 界面热导的模拟 VNL-ATK是先进的材料与器件模拟平台,除经验力场之外,还支持DFT、DFTB、半经验量子力学计算,可以模拟材料和电子器件的各种性质(了解 VNL-ATK 的更多功能)。

ADF Highlight:使用77Se和125Te的核磁谱来探测化合物[Th(En){N(SiMe3)2}3]−(其中E = Se, Te; n = 1,2)和他们的六价铀氧化物同类物中锕-硫键中的共价分量(JACS, 2016)

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参考文献: DanilE.Smiles, GuangWu, PeterHrobaŕik, and TrevorW.Hayton, Use of 77Se and 125Te NMR Spectroscopy to Probe Covalency of the Actinide-Chalcogen Bonding in [Th(En){N(SiMe3)2}3]– (E = Se, Te; n = 1, 2) and Their Oxo-Uranium(VI) Congeners, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 814−825 [Th(I)(NR2)3] (R = SiMe3) 跟相同当量的[K(18-crown-6)]2[Se4]或者[K(18-crown- 6)]2[Te2]反应分别获得钍的二硫族化物[K(18-crown-6)][Th(η2-E2)(NR2)3] (E = Se; E = Te)。通过与三乙基磷或三乙基磷与汞反应可以脱去一个硫原子,分别获得钍的单硒化物或单碲化物[K(18-crown-6)][Th(E)(NR2)3] (E = Se; […]

ADF Highlight:在第六主族元素周期性被相对论效应打破(JACS, 2016)

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参考文献: Yi-Lei Wang, Han-Shi Hu, Wan-Lu Li, Fan Wei, and Jun Li, Relativistic Effects Break Periodicity in Group 6 Diatomic Molecules, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1126−1129 发现元素的周期性法则是化学科学的里程碑。元素周期表中轻元素的周期性已经被量子力学完全证实。来自清华大学的王溢磊老师,报道了相对论效应改变第六主族双原子分子M2(M=Cr, Mo, W, Sg)的键多样性,从Cr2, Mo2, W2的七键到Sg2的四键,打破了非相对论领域的周期性。这种趋势在其他超重元素双原子分子中也有存在,如Rf2, Db2, Bh2和Hs2。 文中使用了 ADF软件 计算第六主族元素双原子分子的键长和键级。

ADF Highlight:经典羰基与非经典的羰基金属化合物中,反馈π键如何定量地控制CO的拉伸响应(Chem. Sci., 2016)

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参考文献: Giovanni Bistoni, Sergio Rampino, Nicola Scafuri, Gianluca Ciancaleoni, Daniele Zuccaccia, Leonardo Belpassi, F Tarantelli, How p back-donation quantitatively controls the CO stretching response in classical and non- classical metal carbonyl complexes, Chem. Sci., 2016, 7, 1174 来自意大利佩鲁贾大学的研究者研究了配合物[(L)nM(CO)]m(其中L为辅助配体、M为金属)中CO的拉伸响应,对M-CO键的σ授键和反馈π键成分,以及配体-金属静电作用的影响。作者尝试了30种羰基,通过改变配体或金属(阴离子、中性、阳离子)来引起σ授键、反馈π键和静电作用的变化。通过电荷位移分析得到定义明确、度量一致的σ授键和反馈π键电荷,以及CO的极化的σ与π组分。 研究发现,所有的这些配合物中都存在可观的σ对称的电子流动(包括M-CO区域和CO片段本身),并且这些电子流动与CO的响应无关;而反馈π的电子流动量差异很大,并且随CO键长的变化、CO伸缩频率的偏移,以及CO的方向(C→O或C←O)和振幅不同而略有变化。本文的结论:在这种非经典的羰基中,反馈π键也是重要的组分;并提出了配位CO的谱学数据框架,用于精确定量研究金属-配体基团的π键性质。 结构优化、频率计算,以及电子密度的计算,都是使用 ADF软件 计算完成,使用参数为:BLYP泛函、TZ2P基组,Small级冻芯,ZORA相对论方法。

ADF Highlight:反应力场研究石墨电极的钠离子的注入( Phys. Chem. Chem. Phys., 2016)

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参考文献: E.Hjertenaes, A.Q. Nguyen and H. Koch A ReaxFF force field for sodium intrusion in graphitic cathodes Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 31431-31440 (2016) 通过使用ADF软件中的 MCFF Optimizer 工具优化能量与MDC-q电荷,开发出一种用于研究石墨材料与钠相互作用的力场。该力场可以用来研究钠离子电池和铝电解中的一些重要过程:钠注入并吸附于石墨烯上的碳。巨正则蒙特卡罗模拟表明,在温度升高情况时,钠蒸汽从孔道中渗入石墨烯片层之间。 注意: 最近关于 ACKS2 charge equilibration 的升级进一步改进ReaxFF对于此类电化学过程的描述; 最新开发版已经包含了该力场; 如果需要的话,SCM会提供力场的训练集; 学习MCFF Optimizer和巨正则计算的材料下载:ReaxFF workshop 关键词:batteries, Charge Transport, Dispersion, ReaxFF

ADF Highlight:钯催化获得β-内酰胺的通用方法(Science,2016)

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参考文献: Willcox, B.G.N. Chappell, K.F. Hogg, J. Calleja, A.P. Smalley, and M.J. Gaunt,A general catalytic β-C–H carbonylation of aliphatic amines to β-lactams, Science, 354, 851-857 (2016). 在最近的Science期刊中,剑桥大学Gaunt group课题组报道了一种非常简单的获得β-内酰胺的方法:通过脂肪胺和一氧化碳的钯催化偶联。反应的适用范围非常广泛:本文尝试了通过更换不同的取代方式和官能团所获得了超过40种底物。催化剂对官能团的良好适应性对后期修饰很有意义,这是快速合成多种含胺的药物的非常有效的一种策略。 本文通过使用ADF中的色散修正DFT (BLYP-D3)研究其反应机理。计算结果认为,由羧酸酯配体向钯吸附的羰基迁移,形成钯酸酐中间体,它与胺反应获得钯氨基甲酰复合物。钯氨基甲酰复合物经历C(sp3)- H 激活提供环钯配合物,再经过还原消除反应获得β-内酰胺。 关键词:catalysis, Dispersion, heavy elements, inorganic chemistry, pharma, Reactivity, Relativistic DFT

 
  • 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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