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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  • 基于离域激子特性实现完全可逆的单超原子光电子开关研究背景 在信息技术飞速发展的背景下，电子器件正朝着微型化、集成化、多功能化、智能化及网络化方向不断演进。其中，微型化与集成化是支撑这一趋势的关键基础。从原子与分子尺度出发构建功能器件，不仅顺应了器件尺寸持续缩小的需求，也为在原子层面探索材料的本征特性与量子效应提供了独特平台。团簇作为介于原子、分子与宏观凝聚态物质之间的新兴结构层次，是由数个至数千个原子、分子或离子通过物理或化学作用形成的稳定微观聚集体。它们具备精确的化学组成与原子排列，表现出显著的量子尺寸效应与类分子特性。原子精度可控的配体保护金属纳米团簇不仅保留了裸团簇的类分子电子结构，还具有制备工艺简便、环境稳定性高等优点，被视为在室温条件下实现单分子光电子器件大规模制备最具潜力的功能材料之一。 研究内容 扬州大学裴玮副教授和华南师范大学周思教授课题组合作，采用含时密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，以双膦配体保护的 Au13 超原子团簇为母体结构，通过掺杂原子与 Au12 空笼间的电子耦合诱导形成独特的超原子构型，从而改变了光激发过程中电子转移的能垒。具有 18 个价电子的超原子团簇表现出显著的激子离域特性，并因此产生较大偶极矩。通过与金电极经由卤化物连接体实现共价键合，所构建的单团簇结在低栅压（0.50 [...]
  • 交错磁中相干隧穿磁阻的异常厚度缩放特性研究背景 磁隧穿结（MTJ）是自旋电子学中的基本组成部分，通过巨磁电阻效应实现非易失性存储功能。减小 MTJ 厚度是提升存储密度、高速操作和自旋轨道耦合效率的关键。最近，新型磁体–交错磁（AM）材料因具有在实空间和动量空间中的交替自旋极化受到了广泛关注，它们表现出巨大的自旋劈裂而不具备净磁矩，成为超紧凑型 MTJ 集成的理想平台。在传统 MTJ 中，隧穿磁阻（TMR）通常会随着势垒厚度的增加而增大，这是因为反平行态下电子的隧穿衰减速度比平行态更快。本工作揭示了一种在交错磁隧穿结（AMTJ）中 TMR 随着势垒厚度增加而减小的反常规律，这是由于交错磁的能带中自旋简并部分形成了一条在反平行态下无法被抑制的隧穿通道，该现象进一步在二维 V2Te2O/Cr2Se2O/V2Te2O 和 V2Te2O/ZnSe/V2Te2O AMTJ 中得以验证。 研究内容 本文首先对 AMTJ 的 TMR 随着厚度变化的物理机理进行理论分析并提出双势垒模型，将自旋劈裂的费米面分为外部区域 A 和中心区域 B。在 AP 配置中，左右电极的 Néel 矢量是反平行的，区域 A 的自旋匹配问题使得该区域的电子透射可以有效抑制，被称为有效区域。而区域 B 的传输通道在 AP 配置下仍然保持开启，因为自旋分裂的两个费米面重叠，形成了一个自旋简并的传输通道，在 P 和 AP 状态下都保持开放，也被称为无效区域。根据隧穿理论，TMR 随着中间层厚度的变化可以用以下公式表达： 其中 kA 和 kB 分别为区域 A 和区域 B 的衰减系数。本文探讨了两种情景下的 TMR 行为：当 kA 小于 kB 时，TMR 随势垒厚度增加而增加，符合传统的缩放规律；而当 kA 大于 kB 时，表现为反常的缩放现象。 图1.（a）传统 MTJ 和（b）AMTJ 中的隧穿机制；（c）平行态配置中，区域 A 和 B 的电子态都参与隧穿；（d）反平行配置中，区域 A 的电子态传输被抑制，但区域 B 的电子态仍有传输。 随后采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，研究具有不同势垒厚度的 V2Te2O/Cr2Se2O/V2Te2O 和 V2Te2O/ZnSe/V2Te2O AMTJ 器件以验证这一反常规律。首先，通过计算能带结构，V2Te2O 和 Cr2Se2O 分别为二维交错磁金属和交错磁半导体，且均具有 d 波各向异性。 [...]
  • 保留髋关节骨骼的定制植入物设计概述 髋臼骨溶解是髋关节置换术的常见并发症，由于植入物周围骨质流失导致松动将影响长期疗效。骨质流失的原因包括金属对聚乙烯轴承的磨损和假体周围感染，引发炎症从而破坏骨组织。 传统的 X 射线难以有效检测骨溶解，限制了骨质流失的早期识别，而 CT 扫描为规划翻修治疗评估骨质流失则更精准。英国皇家国家骨科医院（RNOH）的 Simpleware 软件用户通过 3D 打印的定制植入物重建严重的骨缺损并恢复丢失的骨结构。RNOH、Synopsys 和 implantcast [...]
  • 解析燃料与载氧体的相互作用：化学链燃烧中H2、CH4和CO在掺杂铁基载氧体表面位点特异性吸附机理与驱动机制研究研究背景 反应物在固体表面的吸附行为是研究反应机理的关键。在化学链燃烧中，铁基载氧体通过氧化还原反应传递晶格氧实现燃料高效利用。过渡金属掺杂可显著提升其反应活性，但掺杂引起的微观结构变化对H₂、CH₄、CO 等小分子燃料吸附行为的影响机制尚不明确。本研究采用 DFT 计算，系统研究气体分子在纯相及过渡金属掺杂铁基载氧体表面的吸附能、电子结构和相互作用机制。 研究内容 采用 AMS 计算软件中 BAND [...]

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