VNL-ATK 2016 新版发布

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QuantumWise于7月22日正式发布了2016新版,进一步提升了计算精度、并行效率;发布了全新的分子动力学框架;全新的单边电极的表面模型计算;发布了用于苹果电脑系统的Mac版;改进了License机制,更有效的安排计算。 重要更新功能摘要 新增基组和赝势(SG15):进一步提高 ATK-DFT(GGA)计算的精确度 电子–声子耦合计算更快:原有代码提速约 10 倍,新增近似谱方法更快 电子声子耦合计算支持非共线自旋与自旋轨道耦合 迁移率计算可以得到更多性质:Seebeck 系数、热导率、Hall系数以及Hall电导率张量 多核k点并行默认打开:不用修改输入文件即可实现块体材料计算可以多至几百核并行 改进输入脚本生成器(Scripter) :更方便的实现更多的高级功能 改进 MD/NEB/AKMC 框架:多级别并行,高度灵活的全新计算引擎代码 MD 计算中新的恒压器( Martyna-Tobias-Klein 恒压器) 丰富新颖的作图方法 表面结构模型(单电极模型):不需要片层(slab)模型,采用NEGF方法和物理上更合理的边界条件模拟真实表面 超大规模体系(10000+原子数)DFT计算:基于 PEXSI 求解器实现 新的k格点方案:Gamma–中心的偶数点;透射谱计算中采用规则的取点方式,并包含布里渊区边界 新的 Hubbard+U 方法:按角动量设置赝势投影算符的能量移动(平面波代码中的类似方法) Ozaki 平衡态积分环路:器件平衡态密度矩阵计算十分稳定,尤其是电子能级谱很深的时候 输出冗繁度控制 Mac OS 版本 License 要使用此版本需要 license 支持 16.0(2016版),请检查您的lic文件。 已经购买了 2016 版本需要更换 license 的用户请与我们联系:sales@fermitech.com.cn。 需要购买新版的用户请与我们联系:sales@fermitech.com.cn。 申请试用License 申请免费学术版VNL。 新版的说明文档和教程 英文文档主站:http://docs.quantumwise.com/ 教程:http://docs.quantumwise.com/index.html 说明文档:http://docs.quantumwise.com/index.html 下载最新版 VNL-ATK下载页面 注意 […]

费米科技参加第九届计算纳米科学与新能源材料国际研讨会(CNNEM 2016)

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2016年6月22日-26日,第九届计算纳米科学与新能源国际研讨会在上海大学成功召开,费米科技作为主要赞助商之一参会,为与会者带来了公司产品的最新功能、应用和试用版本。 正式会议上的开幕主旨报告来自新加坡国立大学的冯元平教授,其中所提及的以第一原理方法研究材料和器件的自旋电子学研究基于费米科技的产品VNL-ATK的经典功能,在广大听众中获得高度赞誉。 来自VNL-ATK的资深用户、北京大学的吕劲老师的邀请报告以及其学生的墙报所报道的研究则是VNL-ATK新功能的重要展示,研究中所用到的全器件能带分析是ATK的独特功能,在分析纳米半导体器件性能方面十分便利。 费米科技还向与会者分发了最新的 VNL-ATK 2016 公开测试版的试用License,有关最新版的功能的详情与下载链接请参见:http://www.quantumwise.com/publications/quantumwise-news/item/962-vnl-atk-2016-preview-version。 本届会议由上海大学物理系、材料基因组工程研究院和量子与分子结构国际中心承办,会议主题是“计算纳米科学、材料基因组计划与新能源材料”,由正式会议和青年论坛组成。报告形式有主旨(Keynote)演讲、邀请(Invited)演讲、和墙报(Poster),充分展示了海内外在计算材料、物理、化学等该领域的最新成果和发展动态。为鼓励表彰优秀青年学者,本次会议还颁发了优秀青年报告奖和墙报奖。 提示:由于此次携带的礼品U盘有限,未获得VNL-ATK试用版license的老师和同学,请与我们联系:sales@fermitech.com.cn,我们将以电子邮件的形式提供。

VNL作为LAMMPS的用户界面

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概述 LAMMPS 是一个应用广泛的经验力场分子动力学程序,使用VNL可以: 快速构建多种模型并导出LAMMPS的文件; 导入LAMMPS 分子动力学轨迹,并使用VNL中的分析功能进行分析。 现在申请【获取永久免费学术版的VNL图形界面】,即可获得这些功能! 使用VNL快速构建结构模型 导入数据库中的结构 导出LAMMPS的数据格式 构建块体、表面、界面结构 构建分子模型 构建随机合金、多晶体系 构建无定形体系 使用packmol将分子充填到晶胞 更多详细介绍,请参见:【VNL的建模功能】。 使用 VNL 分析 LAMMPS 的结果 VNL支持超大体系的显示和分析 原子数可达百万级 VNL可以直接由分子动力学轨迹得到体系的各种分布函数和性质: 径向分布函数 速度/动能分布 速度自相关函数 局域质量密度分布 局域应力分析 从MD轨迹计算声子DOS 配位数分析 角分布函数 均方位移 Evolution of average nearest neighbor number with tine 中子散射结构因子 弹性常数(应力-应变曲线) 多种函数重叠作图 支持柱状图、线状图 显示MD模拟过程的原子速度 显示MD动画并支持自定义显示、按帧导出结构 导出动画文件 相关实例教程 使用VNL产生无定形结构 英文教程:Generating Amorphous Structures VNL和LAMMPS一起使用进行分子动力学研究 教程:在VNL中导入LAMMPS轨迹文件。 […]

QuantumATK在拓扑绝缘体研究中的应用

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概述 拓扑绝缘体(TI)块体材料本身是具有带隙的普通绝缘体,但是却可以有导电的表面态,并且这种表面态受材料的非平凡拓扑指数保护。拓扑表面态的二维能量-动量关系表现为“狄拉克锥”结构(与二维石墨烯类似),这种奇异的特性未来可能应用在电子器件中。 使用 QuantumATK 可以: 构建 TI 的晶体结构 研究块体的能带结构、态密度 研究表面 Slab 模型的能带和态密度 表面态的深度与分布 计算中考虑非共线自旋和自旋轨道耦合 作出表面态的自旋分辨的费米面,研究费米面上的自旋取向 右图显示了在 NanoLab 中得到的狄拉克锥附近的费米面和自旋取向情况 计算拓扑不变量 研究表面态控制的量子输运情况 最新发表的文章:拓扑绝缘体的表面态与自旋输运性质 右图显示了 Bi2Se3 体系的 slab 模型的表面态以及相关的透射谱。图中也显示了 QuantumATK 和 VASP 对同一体系进行能带计算的结果比较。 【详见:Phys. Rev. B, 92:201406, 2015】 相关实例教程 拓扑绝缘体的能带、态密度、表面态与拓扑不变量 英文教程 自旋输运与自旋电子学系列 英文教程 立即试用 QuantumATK! 下载QuantumATK软件安装包 申请QuantumATK的全功能试用许可 获取永久免费学术版的NanoLab图形界面

ADF Highlight:使用ETS-NOCV自然价键轨道研究催化剂表面活化

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参考文献: N.Tymińska and E. Zurek, DFT‐D Investigation of Active and Dormant Methylaluminoxane (MAO) Species Grafted onto a Magnesium Dichloride Cluster: A Model Study of Supported MAO, ACS Catalysis 5, 6968-6998 (2015) 最近ADF发布了(三维、二维、一维)周期性体系中分子与材料电子轨道相互作用分析的功能。本文使用ADF的PBE色散修正泛函(revPBE-D3)研究了各种甲基铝氧烷(methylaluminoxane,MAO)在MgCl2的(110)面的相互作用。MAO激活了金属茂催化剂,但MAO的结构与反应条件相关,迄今为止不太明了。 衬底的使用,会影响活化、未活化组分的平衡。本文对如何降低Al:催化剂比率,得到更深刻的理解。降低Al:催化剂比率对于好的聚合物行为非常重要。本文的计算结果表明:MAO的活化状态在MgCl2的(110)表面是稳定的。ETS-NOCV能够将分子片段之间的相互作用,分解为具有化学直观的π键、σ键、δ键的电子,在化学反应过程中的转移情况。通过ETS-NOCV分析,揭示了活性MAO族类与表面吸附的相互作用,吸附结构、过渡态、产物的ETS-NOCV分析能够看到在各个瞬间,片段之间的轨道相互作用、电子的转移情况,从而了解在整个反应过程中,形成新的化学键是那些自然价键轨道贡献出来的,这些化学键形成,导致电荷从什么样的轨道转移到什么样的轨道上? 探索表面、催化剂和助催化剂相互作用,有助于理解非均相催化烯烃聚合反应的复杂性。     费米科技WIKI > ADF知识库: ETS-NOCV方法的理论介绍 如何进行三维周期性体系的能量分解pEDA 如何进行二维周期性体系的能量分解pEDA 如何进行一维周期性体系的能量分解pEDA 文献重现:使用ETS-NOCV自然价键轨道研究化学反应(包括单键、双键、配位键、分子间弱吸附几种情况) ETS-NOCV计算:表面吸附结构的片段轨道相互作用、电子转移 ETS-NOCV计算:聚合物的片段轨道相互作用、电子转移 如何计算气体分子、团簇的熵、焓与Gibbs自由能 如何计算溶液中氧化还原Gibbs自由能变化

费米科技将参加“中国化学会第七届全国物理无机化学学术会议”

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由中国化学会和国家自然科学基金委员会主办,清华大学和北京科技大学承办的“中国化学会第七届全国物理无机化学学术会议”(http://www.chemsoc.org.cn/meeting/2016pic/)将于2016年5月6日到9日在北京会议中心召开。费米科技作为参展商将全程参加本次盛会,届时欢迎各位老师光临我们的展位。

【QuantumATK亮点文章】第一原理方法计算电子-声子耦合和电子迁移率

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Synopsys QuantumWise和DTU Nanotech联合发表了题为“第一原理方法计算电子-声子耦合和电子迁移率:在二维材料中的应用”的文章(Phys. Rev. B 93, 035414 (2016))。 文章摘要 “我们采用密度泛函理论计算了n-型单层石墨烯、硅烯和MoS2的声子限制的电子迁移率。包括电子-声子耦合在内的材料的性质都采用第一原理完成。我们详细叙述了归一化的全能带弛豫时间近似与线性的玻尔兹曼方程(BTE)的方法来描述非弹性散射过程。块体电子-声子耦合采用超胞方法计算。这是一种完全的数值方法,因此不需要任何解析方法来处理问题,尤其是可以保留电声耦合和能带的各向异性信息。进一步计算可以得到低场的迁移率及其对载流子浓度和温度的依赖关系,加深对石墨烯、硅烯和单层MoS2材料的电子输运性质的理解。与石墨烯不同,硅烯中的载流子与面外振动模式相互作用很强。我们发现在硅烯面外振动模式的影响被限制接近于零(由于基底的影响,原子固定等类似情况)的情况下,石墨烯中的迁移率比硅烯仍然高出不止一个数量级。而当硅烯的面外振动模式没有限制时,硅烯中的迁移率基本为零。对于MoS2,我们得到的迁移率数值比石墨烯中低几个数量级,这与最近的其他理论计算吻合。模拟结果表明了新实现的基于第一原理和局域基组的BTE方法和模拟可以很好的预测材料的输运性质。” 相关实例教程 迁移率: 使用QuantumATK可以方便的研究: 由DFT方法计算电子布洛赫态和能量、声子模式和能量以及电子-声子耦合等信息使用玻尔兹曼输运方程计算电子迁移率 计算声子态、分析畸变势、电声耦合(右图),并在此基础上计算温度对迁移率的影响 使用大规模MPI并行可以大大减少计算时间   教程链接 更多QuantumATK在半导体材料研究的应用详见【这里】。  

QuantumATK:更强大、更灵活的材料动力学模拟

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概述 动力学模拟是一种重要的原子级模拟方法,通过求解原子运动的经典力学牛顿方程对相空间进行采样,不仅可以研究体系在相空间的演化过程,还可以通过产生的系列结构(系综)通过统计方法得到体系在非零温度下的各种性质。 动力学过程中的原子间相互作用力则可以通过多种方法求得,可以是密度泛函理论,也可以是经验力场。 使用QuantumATK进行材料动力学模拟 可以用多种能量-力计算方法 密度泛函理论(DFT-LCAO 和 DFT-PlaneWave):支持几千原子级别超大体系的计算 半经验量子力学模型(SemiEmpirical):支持密度泛函紧束缚近似(DFTB) 经验力场(Forcefield):支持几百种经验势参数(含ReaxFF) 机器学习力场:高效率平衡DFT的精度和力场的速度 支持多种系综和理论方法 NVE velocity verlet NPT with stress mask NPT/NVT(Berendsen) NPT Melchionna NPT with stress mask Langevin 多种方法初始化速度 灵活的结构限制固定部分原子 分别固定 x、y、z 坐标 MD 过程中固定质心 限定布拉维格子(可同时设定目标应力) 刚性限定原子相对位置关系 支持多种动力学方法 平衡态分子动力学 非平衡态分子动力学(RNEMD)计算热导 time-stamped force-bias Monte Carlo长时域的动力学方法 Metadyamics(PLUMED):更快的对能量(自由能)面进行采样,获得大范围的结构-能量信息 自适应动力学蒙特卡罗方法(adaptive kinetic Monte Carlo):研究结构变化与机理 可控制局域温度、设定升温速率 所有恒温器、恒压器支持线性升温或降温 计算过程中分析 Python 脚本支持计算过程中分析或添加其他限制条件 部分电荷分析 可视化原子速度 […]

QuantumATK在磁性材料与自旋电子学研究中的应用

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概述 寻找新型的非易失(Non-volatile)存储技术在当前是备受关注的研究领域。磁性随机存储(MRAM)是非常有前途的一种。QuantumATK在一些研究组和电子公司的不同MRAM新材料的研发阶段中都得到了应用。QuantumATK 也是研究自旋电子学的常用工具,可以研究各种新颖的自旋应用器件(这些器件中不是用电子的电荷而是用自旋来传递信息)。 QuantumATK包含了最新的模拟方法,用密度泛函理论(DFT)来模拟磁性和自旋电子学。计算可以考虑含自旋轨道耦合的非共线自旋计算,使用超快的 HSE06 等杂化泛函。QuantumATK还可以使用非平衡态格林函数(NEGF)对器件体系进行模拟,直接计算自旋电流、磁阻和Spin Transfer Torque等。 用 QuantumATK 研究磁性和自旋电子学的优势 QuantumATK 基于量子力学第一原理计算,可以研究广泛的材料 QuantumATK 计算可以应用于几百至几千原子的体系 计算有偏压存在时的自旋极化电流-电压特性 研究自旋输运(透射)的机理,可以对透射系数在k空间中进行分解并分析透射的本征通道 计算如Fe/MgO/Fe类似结构的磁性隧道结(magnetic tunnel junctions,MTJ) 的隧穿磁阻 计算 spin-transfer torque (STT) 与层内的交换耦合作用 进行多种复杂的磁性分析计算,包括:磁各向异性能量、海森堡交换分析、自旋动力学等 详细介绍参见: QuantumATK:磁性与自旋电子学模拟工具 QuantumATK 让研究者专注于研究,更快获得结果 QuantumATK的图形界面(NanoLab)具有丰富易用的功能,可以让用户专注于研究科学问题,专心思考体系的特性自旋输运特性,更快的发现新材料、创建新结构,避免在数据的导入、导出、处理、作图等琐碎的问题上浪费时间。NanoLab 可以: 快速构建各种结构模型 按原子类别、标签设置初始原子磁矩 直接显示不同自旋的电流、输运系数谱 对输运系数进行k空间、透射通道分析 直接显示原子上自旋的分布 直接显示Spin-Transfer Torque分布 详细介绍参见: QuantumATK的图形用户界面 计算实例教程 使用QuantumATK研究磁性材料和自旋电子学的实例教程  研究案例 QuantumATK在磁性材料与自旋电子学研究中的应用 磁性与自旋电子学研究案例集(一) 磁性与自旋电子学研究案例集(二) 磁性与自旋电子学研究案例集(三) 磁性与自旋电子学研究案例集(四) 磁性与自旋电子学研究案例集(五) QuantumATK在自旋热电子学研究中的应用 立即试用 QuantumATK! 下载QuantumATK软件安装包 申请QuantumATK的全功能试用许可

ADF Highlight:钢氢脆化的反应分子力场研究

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参考文献: M. M. Islam, C. Zou, A. C. T. van Duin, and S. Raman, Interactions of hydrogen with the iron and iron carbide interfaces: a ReaxFF molecular dynamics study, Phys. Chem. Chem. Phys. 18 761-771 (2016) 氢脆化会显著地减弱金属系统的机械强度,例如在碳钢等材料的氢脆化经常会导致灾难性的结果。对于需要暴露在氢气中的材料,特别是用于精炼厂、输油管和燃气管线中的铁来说,这是一个特别严重的问题。 为了探索这些缺陷的机理,作者采用了反应分子力场的方法用于描述氢的扩散,以及氢原子与其他氢原子,以及与纯铁、有缺陷的铁、铁-碳化铁界面的化学反应。使用了ADF中ReaxFF模块的巨正则蒙特卡罗方法研究铁相中纳米孔洞的生长。在铁-碳化铁界面,氢的浓度增大,导致铁-碳化铁界面强度降低,从而产生“氢致分离”的现象。ReaxFF模拟重现了氢原子在表面和微空隙间积累的实验现象。 这些结果表明,分子反应力场方法对于体心立方铁的氢脆化以及在更复杂的金属/金属碳化物表面的氢反应的模拟是非常可靠的。 关键词: 巨正则蒙特卡罗方法(GCMC),材料科学(materials science),油和汽(Oil & gas),反应分子力场(ReaxFF)

 
  • 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. [...]
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  • 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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