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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  • 基于 µCT 建模研究亚麻纤维的形态和力学性能概述 在当前可持续资源需求持续增长的背景下，植物纤维作为玻璃纤维等合成纤维的替代材料，近年来在市场上的能见度与占有率逐渐提升。在各类植物纤维中，亚麻纤维相较于玻璃纤维因其已通过生命周期评估证实的环境优势而备受关注。但在结构产品中的大规模应用仍受到多重因素的制约，植物纤维的自然特性在不同层面上引入了变异性，给更好地理解结构-力学性能关系带来了巨大挑战。 本研究基于 µCT 扫描图像数据创建亚麻纤维的微观结构模型，采用有限元方法模拟复杂纤维形态引起的局部应力和应变分布，探索形态特征对力学性能的影响。 图像处理和模拟 遵循标准 NF t 25-501 [...]
  • 水滑石/硼酸锌/改性环氧树脂复合阻燃涂层的制备及其阻燃性能研究背景 发泡聚苯乙烯泡沫具有保温、吸水、抗压减震、耐候性好等优点，被广泛应用于产品包装、建筑消防、化工生产、汽车工业和航空航天等众多领域。根据相关统计，普通 EPS 阻燃性能较差，暴露在明火中容易发生分解燃烧，且燃烧时伴随着大量的浓烟和刺鼻气体，对人体和环境构成巨大威胁。因此，提高 EPS 的阻燃和抑烟性能至关重要。 研究内容 本研究由沈阳理工大学和辽宁工程技术大学等单位合作，基于机器学习势方法，使用 AMS 软件中的 ML Potential 模块完成燃烧模拟工作。构建铝镁水滑石、硼酸锌、聚氨酯和环氧树脂阻燃涂层晶胞模型。通过模拟手段从微观层面对涂层体系进行燃烧反应研究，该方法不仅能够直接获取涂层结构体系的燃烧演化过程，还能够利用微观阻燃机理揭示宏观阻燃现象。 图1 涂层分子模型 在 15000 fs 内，三种涂层体系内的总分子数量随温度升高而快速增加；15000-27500 fs 内，分子数量发生小幅度上下波动，说明燃烧逐渐减弱，分子的消耗和生成逐渐趋于平衡；25750-30000 fs 内，分子数量随温度降低而逐渐减少。0-2500 fs 阶段，涂层体系内势能的增加表明发生吸热反应；2500-27500 fs 阶段，体系内势能缓慢降低；27500-3000 fs 阶段，体系势能随温度降低而快速减小。 图2 燃烧过程中体系分子数量和能量的变化规律 [...]
  • Co-TMDC 磁性隧道结：自旋电子学的新前沿研究背景 过渡金属二硫化物（TMDCs）因其优异的电子和光学性能，成为各种应用中非常有前景的材料。这些材料的单层、少数层和块体多层结构可以通过各种方式进行合成，对材料的掺杂、缺陷工程和异质结构制备等技术还可以实现性能的定制。磁隧道结（MTJ）由两个被绝缘薄层隔开的铁磁电极组成。当铁磁电极的磁矩的平行（反平行）配置时，MTJ 表现出最小（最大）电阻，电阻的变化幅度可以以隧穿磁电阻（TMR）表示。在二进制术语中，这些电阻最小（最大）状态对应于 0/1。这些磁性比特的状态可以通过自旋转移力矩（STT）、自旋轨道力矩（SOT）或外部磁场来操纵。MTJ是自旋电子学的基本器件单元，主要用于读取和写入器件的磁性状态。其低功耗、大面积可扩展性、几乎无限的耐久性和非易失性使其适用于各种应用，如模数转换器、微波发生器、振荡器、磁传感器、非易失触发器、神经形态计算机、全加法器、基于自旋的 NANDS、自旋逻辑和磁随机存取存储器（MRAM）。 研究内容 作者研究了 Co/XY2/Co（X∈（Mo，W），Y∈（S，Se，Te））构成的高自旋极化电流的磁隧道结（MTJ）。密度泛函理论（DFT）用于计算基态电子性质，非平衡格林函数方法则用于量子输运计算。 图1. Co/XY2/Co 的结构示意图 [...]
  • 锂电池电极建模：基于 CT vs DFN 模型概述 随着电池制造业持续发展以应对交通电动化需求，企业获得加速电池设计与优化进程并降低成本等商业优势的同时也承受着日益增长的压力。新型材料和应用频繁且往往出人意料地涌现使快速优化锂离子电池（LIB）设计对制造商来说极具挑战性，必须摆脱对试错法的依赖，转向包括采用数学建模的更高程度自动化。 LIB 建模的基准模型 Doyle-Fuller-Newman（DFN）框架基于物理的连续介质模型且融合了多孔电极理论，而基于 CT 扫描图像重建的三维模型能够捕捉颗粒的真实几何形状。本研究基于 CT 和 DFN [...]

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