QuantumATK Q-2019.12新版发布

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QuantumATK Q-2019.12 版本已经于近日正式发布,作为新一代的原子级材料与器件模拟平台,新版的 QuantumATK 包含了很多激动人心的新增功能和性能改进。 密度泛函理论(DFT)计算引擎更新 DFT 平面波计算引擎性能显著提升 PAW 势平面波方法正式发布 k.p 方法快速计算能带 新增丰富的光学、电光性质和谱学分析工具 电子光谱带内贡献、拉曼光谱、二次谐波产生(SHG)极化率、红外光谱(含太赫兹区域)、电光张量 磁性体系的 Gilbert damping、轨道磁矩 核磁共振(NMR):电场梯度(EFG)和屏蔽张量 分子动力学工具更新 计算比热、导热、玻璃化转变温度 计算设置和分析工具包含大量易用性更新 全新的聚合物模拟工具 新增聚合物分子、熔体的建模和模拟工具 计算聚合物工程的热-力学和其他性质 众多性能改进 DFT 和半经验 NEGF 计算性能显著改进,可以计算更大的体系 力场经验势的并行效率大大提升,有助于大体系的模拟 图形界面更新 众多作图工具的增强和更新,更加方便的作图、导入导出数据等 新增报告产生工具用于大量模拟计算结果的提取、分析数据和对数据作图,方便、快速 平面波计算引擎日趋成熟 使用模守恒(NC)势和 PAW 势的 DFT 平面波计算引擎性能显著提升 平面波(PW)引擎支持更多计算,默认参数明显改进 可以使用 LCAO 计算对 PW 计算进行初始化,支持多方法混合计算模拟,更好的平衡计算准确性和速度 PAW 势 DFT平面波计算引擎正式发布 PAW 势可以使用比 NC 势更小的截断能得到相同的精度,计算速度有明显优势 提供 GPAW、JTH 两组 […]

在线讲座:QuantumATK Q-2019.12新版发布:新功能与新特色介绍

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时间:2019年12月18日下午16点(北京时间) 时长:45分钟(之后15分钟答疑) 新功能摘要 密度泛函理论(DFT)和性质分析模块更新 平面波计算更新:PAW+HSE计算性能显著改进 使用k.p方法超高效计算HSE能带 新增光学和光谱分析工具,包括拉曼光谱、带内贡献、极化LO/TO劈裂、二阶极化率、红外光谱 Gilbert damping模拟描述磁性体系的自旋动力学 动力学更新 添加可以在MD过程中高频的保存“测量”记录的方法,以及一些MD轨迹作图的其他改善 大大改善了经验力场的并行效率,加速大规模体系的计算 新增创建聚合物模型的高级工具,计算聚合物工程的热-力学和其他性质 图形界面(NanoLab)更新 原子移动工具升级 增强2D作图工具 改进作业管理工具 新增报告生成工具,便于大量模拟任务结果数据的提取、分析、作图   主讲人 Anders Blom博士 Senior Business Development Manager Synopsys QuantumATK Product Group   Vaida Arcisauskaite博士 Senior Scientific Communication Specialist Synopsys QuantumATK Product Group   Umberto Martinez博士 Business Development Manager Synopsys QuantumATK Product Group   报名链接  

STD方法:高效快速的考虑非零温度下晶格振动对电子性质的影响

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概述 晶格振动(声子)对半导体电子态,尤其是光吸收和电子输运性质有重要影响,这种影响需要在计算电子性质时考虑电子–声子相互作用(电声耦合)来体现。通常采用第一原理方法进行此类计算都非常的耗时,很难实际应用。这里介绍一种高效快速的考虑电声耦合计算非零温度电子输运性质的方法:Special Thermal Displacement(STD)方法。   STD方法的原理 这种方法由Zacharias在2016年讨论固体光吸收性质时提出【1】,其基本思想是找到一个带有“平均原子位移”(即STD)的超胞结构来代替晶格振动引起的统计效应,进而包含晶格对带隙和光吸收行为的影响,下图可以明显的看到STD随温度的变化。   STD方法有效性以及如何得到STD的理论推导详见【1】。STD 方法已经包含在QuantumATK材料与器件模拟平台中,不仅可以用于块体材料模型,也可以用于器件模型。更多关于QuantumATK的介绍,请参见文末的教程和文章列表。   应用:半导体光吸收性质 文章【1】给出了几种带隙材料的光吸收计算结果,采用这种方法计算得到的半导体材料光吸收谱与实验非常一致。   应用:器件电子输运性质 文章【2】将STD方法应用在讨论半导体器件的非弹性电子输运现象中,也取得很好的效果。下图的计算结果显示,STD方法和传统的LOE或XLOE方法(微扰方法包含完全的电声耦合对电流的贡献,详见文末的案例教程和参考文献)给出了一致的非弹性电流。下图PLDOS的计算也给出了晶格温度(300K)对能带的影响。     应用:pn结与二维器件光电流 文章【3】将这种方法与光电流计算结合,研究了硅pn结的光电流和开路电压。光电流谱结果显示,STD方法可以很好的考虑非零的晶格温度效应。   对器件在光照情况下的伏安特性研究得到了器件的IV曲线和开路电压随温度的变化关系,用STD方法包含电声耦合效应给出了更接近实验数据的结果。     文章【4】用STD方法研究了如下的二维材料(MoSSe)堆叠形成的器件的光电流特性。   STD方法的优势 由于STD方法不需要计算哈密顿量对原子坐标的导数(dH/dR),因此可以节约大量的计算时间成本。下表显示使用QuantumATK对同一体系的计算时间。很明显,STD方法由于进行了更复杂的计算,因此比不包含电声耦合的计算要慢(实际计算时还可以选择更快的收敛方法)。但是,STD方法比得到一致结果的 LOE 方法还是要快很多。更重要的是STD方法对内存的需求小很多,因此在普通的节点上即可计算,而这里的LOE方法计算则是在超大内存的胖节点上完成的。   STD方法需要对体系进行一次动力学矩阵的计算,该计算是STD最耗时的部分。为此,QuantumATK中还包含了计算动力学矩阵的Wigner-Seitz近似方法,以避免使用耗时的有限位移超胞方法,可以大大加快动力学矩阵的计算速度。   案例教程 QuantumATK中包含了LOE、XLOE 和 STD等考虑电声耦合计算非弹性电流的方法以及光电流计算工具等: LOE/XLOE:https://docs.quantumwise.com/tutorials/inelastic_current_in_si_pn_junction/inelastic_current_in_si_pn_junction.html STD方法:https://docs.quantumwise.com/casestudies/std_transport/std_transport.html 光电流计算:https://docs.quantumwise.com/tutorials/photocurrent/photocurrent.html   参考文献 【1】STD方法原理与光吸收计算:Marios Zacharias and Feliciano Giustino. One-shot calculation of temperature-dependent optical spectra and phonon-induced […]

QuantumATK在线教程视频链接

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用于电子器件和表面结构弛豫的高效新框架(2018年12月12日) 讲座介绍: 培训中将介绍如何使用QuantumATK进行准确的结构弛豫: 学习如何使用NanoLab界面进行基于全自动Bulk Rigid Relaxation (BRR) 方法设置Optimize Device Configuration Study Object 的计算和结果可视化。 发现在输运方向上器件中心区域如何考虑的晶格扩张和收缩,以及局部原子弛豫。 新框架如何用于优化Ag(100)/Ag(111)界面的结构。 视频链接 资料下载 太阳能电池的精确模拟以及光电性能的温度效应(2018年11月4日-5日) 讲座介绍: 介绍如何使用QuantumATK模拟太阳能电池: 如何设置光电流计算以及如何使用NanoLab图形界面分析结果 使用新的工具配合QuantumATK中的其他方法理解器件在光照下的特性 如何使用新工具搜索太阳能电池和发光二极管(LED)可用的新材料 视频链接 资料下载   使用全新的计算框架研究器件伏安特性(2018年10月4日) 讲座介绍: 介绍全新的计算流程处理框架Study Object 介绍IVCharacteristics在扫描偏压、栅压方面的应用,以及整理和分析结果数据 使用IVCharacteristics分析场效应管(FET)最重要的电子性能,如开关比、亚阈值斜率、DIBL、饱和电压等 重要特性 脚本自动断点续算 多级别并行 扩展更多电压点并自动合并数据 IVCharacteristics分析工具 视频链接 资料下载 QuantumATK O-2018.06新版网络发布会(附功能亮点)(2018年6月13-14日) 讲座介绍 正式发布的QuantumATK 材料模拟平台O-2018.06新版功能介绍免费在线会议。QuantumATK O-2018.06即将于六月初发布,这将是自2017年9月加入Synopsys公司后的首次新版发布。本次网络发布将重点介绍QuantumATK O-2018.06的新功能。 视频链接 资料下载 使用原子级别的无参数方法模拟材料中由声子限制的电子迁移率(2018年5月23-24日) 讲座介绍 讲座演示如何使用第一原理方法在原子尺度上模拟声子限制的电子迁移率,考察多种材料的声子限制的电子迁移率以进一步提高器件的电子性能。例如,将具体材料的计算结果与实验数据比较来确定是否需要进一步优化加工技术和器件设计才能增强器件性能。 视频链接 资料下载 使用QuantumATK在原子尺度上模拟电子器件中的界面(2018年2月27-28日) 讲座介绍 […]

计算化学应用基础与AMS软件(原ADF)高阶培训(2018年大连站)

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由荷兰SCM公司、大连理工大学网络与信息化中心、费米科技共同主办的“计算化学应用基础与AMS软件(原ADF)高阶培训(2018年大连站)”,将于2018年10月24-25日在大连理工大学举办。 随着密度泛函、反应力场等计算理论与方法的发展,例如ETS-NOCV方法、周期性体系pEDA等新的研究工具,以及新力场与力场开发工具的出现,计算化学发挥了越来越重要的作用。 ADF材料与计算化学平台,2018版正式更名为Amsterdam Modeling Suite(简称AMS),其中包括ADF、BAND、Quantum Espresso、DFTB、MOPAC、ReaxFF、COSMO-RS等功能模块。 SCM公司的Fedor Goumans博士也将为广大用户与研究者详细介绍AMS 2018最新功能,以及相关领域最新进展,尤其包括:周期性体系的计算化学研究方法(如pEDA-NOCV、COOP等)、反应力场训练方法MCFF方法与CMA-ES方法、ReaxFF在分析方面的新功能、新的流体热力学参数模型快速批量预测流体热力学性质、溶液混合物的参数优化等。 培训详情 培训主讲人 Fedor Goumans博士 AMS开发组成员 荷兰自由大学计算化学博士、伦敦大学学院博士后,在计算化学领域有丰富经验,同时有很强的实验学科背景。 日期:2018年10月24日-25日 地点:大连理工大学西部小区化工楼D-102室 费用: 免费(食宿交通等费用自理) 人数:80人 日程安排 24日9:00-11:30 AMS 2018新版功能介绍与计算化学新进展 24日14:00-17:00 ADF、DFTB、BAND、 COSMO-RS基础与高级功能培训 25日9:00-11:30 ReaxFF基本功能与新功能培训 25日14:00-17:00 力场参数优化培训 联系人 费米科技(北京)有限公司:石小杰 13811530064 shi.xiaojie(at)fermitech.com.cn 主办单位 SCM公司 大连理工大学网络与信息化中心 费米科技(北京)有限公司 参考 AMS主页:http://www.fermitech.com.cn/adf AMS资料:http://www.fermitech.com.cn/adf/wiki AMS 2018新功能发布:http://www.fermitech.com.cn/news/ams2018release/ 在线报名

计算化学与计算材料学研讨会
暨Amsterdam Modeling Suite Workshop 2018

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由荷兰SCM公司、清华大学化学系、费米科技共同主办的“计算化学与计算材料学研讨会暨Amsterdam Modeling Suite Workshop 2018”,将于2018年10月22-23日在清华大学举办。 随着密度泛函、反应力场等计算理论与方法的发展,例如ETS-NOCV方法、周期性体系pEDA等新的研究工具,以及新力场与力场开发工具的出现,计算化学发挥了越来越重要的作用。 ADF材料与计算化学平台,2018版正式更名为Amsterdam Modeling Suite(简称AMS),其中包括ADF、BAND、Quantum Espresso、DFTB、MOPAC、ReaxFF、COSMO-RS等功能模块。 为了共同探讨材料与计算化学领域的学术问题,我们将邀请AMS资深用户分享交流研究经验,同时热忱欢迎广大老师同学,在会上介绍自己的最新进展。届时,SCM公司的Fedor Goumans博士也将为广大用户与研究者详细介绍AMS 2018最新功能,以及相关领域最新进展,尤其包括:周期性体系的计算化学研究方法(如pEDA-NOCV、COOP等)、反应力场训练方法MCFF方法与CMA-ES方法、ReaxFF在分析方面的新功能、新的流体热力学参数模型快速批量预测流体热力学性质、溶液混合物的参数优化等。同时包含AMS各模块基础培训。 会议主题 用户报告 Alkaline Earth Elements (Ca, Sr, Ba) as Honorary Transition Metal in Action 报告人:赵莉莉 单位:南京工业大学 Design and DFT explorations on the luminescent metal nanoclusters 报告人:于海珠 单位:安徽大学 AMS 2018新功能发布 AMS 2018基础功能培训 AMS 2018 高级功能培训: ADF:EDA-NOCV、激发态电荷转移描述符 BAND:PEDA-NOCV、COOP ReaxFF:反应加速新功能、新的反应分析功能(包括表面吸附反应)、力场训练MCFF与CMA-ES 方法 COSMO-RS:批量预测、快速预测(COSMO, UNIFAC, QSPR)、混合溶剂优化 交流与答疑 […]

费米科技参加2018材料多尺度计算模拟国际会议

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7月1-3日,由中国材料研究学会计算材料学分会主办,西北工业大学材料学院和凝固技术国家重点实验室承办的2018材料多尺度计算模拟国际会议(ISM3)成功举办。 西北工业大学黄维院士致欢迎辞 费米科技作为此次大会的主要赞助单位出席了本次大会,并向所有与会者推荐了通用的材料与器件模拟平台QuantumATK软件和跨尺度计算化学平台ADF软件。 与会期间,费米科技工程师与各位老师就大家关心的课题进行了深入讨论,获得一致好评。  

费米科技参加第二届单原子催化国际会议

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2018年6月15日至18日,由清华大学化学系和国家纳米科学中心主办的“第二届单原子催化国际研讨会”在国家纳米科学中心报告厅隆重举行。来自中国、美国、英国、瑞士、奥地利等11个国家的两百六十余名专家学者参加了本届大会。开幕式由大会组委会主席、清华大学化学系李隽教授和李亚栋院士主持,中国科学院副院长张涛院士出席了开幕式。费米科技作为唯一软件赞助商参加了本次会议。 清华大学李隽教授主持开幕式   会议期间,费米科技为研究者们带来了软件相关功能推荐: QuantumATK在材料表面与界面研究中的应用 QuantumATK独有的新功能:非平衡态格林函数方法研究半无限表面模型 材料表面-分子的轨道相互作用、电子迁移 二维周期性体系的结合能、能量分解pEDA   单原子催化 2011年,大连化物所张涛院士课题组成功制备出了单原子Pt/FeOx催化剂(Nat. Chem. 2011, 3(8): 634-641),该催化剂在CO氧化和CO选择性氧化反应中表现出很高的催化活性和稳定性。在这篇文章中,张涛院士、李隽教授(清华大学)和刘景月教授(亚利桑那州立大学)首次提出了单原子催化的概念。

 
  • 聚合物体系的模拟方法与应用概述 聚合物材料建模与聚合物工程的热-力学和其他性质的模拟,与无机材料、有机小分子材料有很大的不同,一方面,聚合物分子巨大的分子量和链内巨大的自由度给原子级的建模和计算带来很大的困难;另一方面,聚合物体系有许多独特的热-力学特性,例如玻璃化转变、粘弹性和动态模量等等;聚合物链段与其他链段、小分子、表面、纳米粒子的相互作用也与其他有机物体系区别很大。 QuantumATK 提供了友好的工具支持构建各种聚合物模型,例如热塑性高分子,线性的均聚物、共聚物,聚合物熔体、嵌入小分子的聚合物、与纳米粒子、表面结合模型,等等。构建的聚合物模型可以直接使用软件提供的多种方法(基于Dreiding、OPLS-AA力场)进一步的平衡化,包括使用 force-capped-equilibration 作为初始平衡化方法、single-chain mean field(SCMF)方法、21步聚合物平衡化自动化流程工具,等等。平衡化后的聚合物可以用多种工具进行性质模拟,例如 NVE、NVT、NPT 系综的分子动力学(MD),用来模拟长时域动力学的 [...]
  • 使用巨正则系综反应力场模拟铂电催化剂的氧化与失活(Small 2019, Angew. 2017)铂基纳米颗粒电催化剂是目前应用领域最广的氧还原催化剂,在金属-空气电池,等离子体催化,以及质子交换膜燃料电池等领域均有应用。由于贵金属成本高昂,燃料电池要得到广泛应用,就必须优化这些贵金属材料的使用效率。目前最主要的努力方向,是增大阴极氧还原反应活性,以及通过最大限度地减少失活、减少Pt负载提高寿命。与非铂族金属形成合金,或者通过改变催化剂纳米粒子形状,裸露不同类型的表面、边缘、扭结以及其他低配位位点,从而控制反应活性和选择性,都非常有效。 在这些研究中,计算模拟扮演了非常重要的角色。冰岛大学(UI)Donato Fantauzzi课题组与德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)Timo Jacob课题组,通过理论模拟与实验结合研究表明,近环境压力下单晶Pt(111)面上确实存在稳定的表面氧化物,并且对其电催化行为有潜在的影响。Seriani等人通过DFT计算表明,数层Pt3O4在Pt(100)表面具有热力学稳定性,并对甲烷再离解具有催化活性。深入研究表面氧化物对催化的影响,对提高材料催化活性意义重大。 Donato Fantauzzi课题组与Timo Jacob课题组使用了巨正则系综(GCMC)与反应力场(ReaxFF)相结合的方式,研究了铂纳米粒子的氧化。模拟模型为2~4nm的立方颗粒,该尺寸与燃料电池中实际使用的尺寸相当。尺寸过大,计算成本也会更大,尺寸过小可能导致该力场有效性得不到保证(原因详见原文)。通过两相热化学(2PT)方法得到显式溶剂化和热化学贡献,确定了热力学上最稳定的氧化物结构,进一步得到了更精确的能量数据,并使用扩展从头算热力学(EAITD)构建了电位相关相图。 结果表明,铂纳米颗粒的氧化始于纳米粒子的边缘和顶点,(111)面表现出令人惊讶的抗氧化能力。与标准氢电极(SHE)相比,在0.8~1.1 V之间(与典型燃料电池环境一致),表面氧化结构是稳定的。这表明,干净的金属表面可能不适合作为铂氧化催化剂的模型体系。完全氧化后,纳米颗粒裂开成Pt6O8单元。DFT计算发现这些[Pt6O8]4-具有高稳定性、亲水性。因此认为[Pt6O8]4-承担了燃料电池中离子铂的输运,从而对燃料电池催化剂失活扮演了重要角色。 文献: [...]
  • QuantumATK Q-2019.12新版发布QuantumATK Q-2019.12 版本已经于近日正式发布,作为新一代的原子级材料与器件模拟平台,新版的 QuantumATK 包含了很多激动人心的新增功能和性能改进。 密度泛函理论(DFT)计算引擎更新 DFT 平面波计算引擎性能显著提升 PAW 势平面波方法正式发布 [...]
  • AMS2019.301新功能第一性原理 1,MP2、SOS-MP2 优点: 对氢键的计算,结合能略高于实验值,而一般DFT则总是倾向于低估,总体而言MP2在这方面优于一般DFT; 计算饱和有机物二聚体尤其精确。计算时,要求TZ2P及其以上的基组。 效率:随着体系的增大,比GGA计算量增大的速度更快,但对一百原子左右的体系,一般的单节点计算耗时也并不太高 支持:EDA、NOCV分析,只支持单点计算 不支持:激发态、极化率、IR、NMR等相关计算。 2,高精度Double Hybrid泛函 [...]