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

费米科技参展“第四届国际分子模拟大会”(ICMS-2016)

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费米科技于2016年10月24日-26日参加了在上海交通大学举行的“第四届国际分子模拟大会(The International Conference on Molecular Simulation)”,作为会议的参展商,费米科技向来自全球的众多研究者推荐了计算化学与材料模拟平台ADF 和 多尺度材料模拟平台VNL-ATK ,获得了热烈的响应和广泛好评。 10月27日费米科技参加了会务组举办的为期一天的“反应力场培训研讨会——方法、应用与挑战”,刘俊工程师在题为“反应力场在ADF中的应用”的报告中为大家介绍了ReaxFF反应力场模拟的基本理论和应用,以及结果的分析与理解。在下午的上机培训中引导与会研究者使用ADF软件中的ReaxFF模块进行基本的操作,以及一些高阶功能,例如弛豫、碰撞、局部加热、巨正则系综、蒙特卡洛加速分子动力学过程、基元反应与反应网络分析、力场的选取等,并预告了ADF-ReaxFF的力场优化功能。 ADF中ReaxFF与LAMMPS中的相比有如下优点: 去除了内存瓶颈,对原子数较大的体系,能够正常完成计算; 计算效率高于LAMMPS; 建模、分析的图形化集成在ADF软件中,非常方便、工具丰富、完善; 对于一些特殊功能可以进行方便的操作,例如蒙特卡洛加速分子动力学、基元反应与反应速率常数检测、局部加热等; 提供力场优化工具。 培训所有案例文件(点击下载) 部分文字教程(点击下载)

QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(5)肖特基势垒的调制

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  文章使用密度泛函理论研究了肖特基势垒高度(Schottky Barrier Height)对界面形态的依赖,以及如何通过在 NiSi2/Si界面替位掺杂进行调制。使用 meta-GGA 交换相关泛函预测出相当精确的Si带隙。本文的研究表明,(n型半导体的)电子肖特基势垒高度在(001)方向显著低于(111)方向。这些结果定性上与界面形态依赖的肖特基势垒高度的实验结果一致。肖特基势垒高度能够通过 NiSi2/Si 界面替代掺杂显著降低,本文讨论了 Si 掺杂位点、杂质类型以及晶向对优化肖特基势垒高度的影响。 参考文献 ab-initio study on Schottky-Barrier modulation in NiSi2/Si interface Jiseok Kim[1], Byounghak Lee[2], Yumi Park[2],Kota V R M Murali[2], Francis Benistant[3] [1]GLOBALFOUNDRIES, Albany, NY 12203, USA [2]GLOBALFOUNDRIES, Malta, NY 12020, USA [3]GLOBALFOUNDRIES, Singapore 528830, Singapore SISPAD 2015, Septempber 9-11, 2015, Washington, DC, USA 参考 更多半导体领域的应用方案和实例见:http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semiconductor/ 立即试用 QuantumATK! […]

QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(4)金属-半导体界面接触电阻

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  摘要 文章(APPLIED PHYSICS LETTERS 105, 053511 (2014))使用密度泛函理论和密度泛函紧束缚近似研究了n-Si在[100]方向电阻率下限的理想金属电子结构效应。结果表明,在高掺杂浓度时,“理想金属”假设在某些情况下会失效,因此对n-Si的接触电阻下限至少低估了一个数量级。金属和半导体在横向动量空间的失配,也就是所谓的“谷过滤效应”,对使用的原胞的横向边界情况的细节非常敏感。因此在金属-半导体接触面的电子输运的原子尺度模拟,需要明确所包含的金属原子和电子结构。 参考文献 Effect of realistic metal electronic structure on the lower limit of contact resistivity of epitaxial metal-semiconductor contacts Ganesh Hegde and R. Chris Bowen Advanced Logic Lab, Samsung Semiconductor R&D Center, Austin, Texas 78754, USA APPLIED PHYSICS LETTERS 105, 053511 (2014) 参考 更多半导体领域的应用方案和实例见:http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semiconductor/ 立即试用 QuantumATK! 下载QuantumATK软件安装包 申请QuantumATK的全功能试用许可 […]

Fig. 1. Diagram of the system

QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(3)金属-有机体系的载流子注入

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  摘要 文章(Surface Science 600 (2006) 5080–5083)研究了单个π共轭分子吸附或夹在两个电极上的电流特性,尤其是载流子通过有机/金属界面的注入。首次使用第一性原理方法研究了分子的取向和电极材料对电流对影响:过去的电流计算都是假设分子与电极之间通过共价键连接。研究模拟的两个体系中,萘分子夹在金或铝电极之间。 首先,通过分子的电流与分子的取向有关系,这表示电子主要通过π通道(也就是分子的π轨道与电极电子轨道的交叠)传输;其次,金-萘-金体系的电流比铝-萘-铝体系的电流强,这表明金比铝更适合做电极。   参考文献 First-principles study on current through a single p conjugate molecule for analysis of carrier injection through an organic/metal interface Kenji Toyoda *, Kiyoshi Morimoto, Kiyoyuki Morita Advanced Technology Research Laboratories, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd, 3-4 Hikaridai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 619-0237, Japan Surface Science 600 […]

FIG. 1. (a) Structure of a single Cu impurity in a c-Al2O3 (R-3c) 2 2 1 super-cell. Red, brown, and yellow spheres represent O, Cu, and Al atoms, respec- tively. (b) Electron localization function in the plane passing through the center of the Cu impurity bonded to Al and O. Blue-green-red represents low-me- dium-high electron concentration from 0-0.5 to 1.0 e/A ̊ 3, respectively. (c) Cu interaction with Si and O in a-quartz c-SiO2. Red, brown, and green spheres are O, Cu, and Si atoms, respectively. (d) The computed formation energy (eV per Cu atom) (circles) and the average charge transfer (squares) as a function of Cu impurity concentration in SiO2.

QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(2)绝缘体中的金属杂质的影响与阻变存储器

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摘要 文章(JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 117, 054504 (2015))对铜掺杂SiO2和Al2O3在热力学、动力学和电子性质方面进行了原子尺度的模拟研究,得到不同浓度(9.91×1020 cm-3和3.41×1022 cm-3)的铜掺杂下的定量结果。金属-绝缘体界面导致体系的形成能与块体相比降低大约4eV。另外,本文还介绍了Cu-Cu相互作用对降低化学势的重要性。这些概念的讨论是在关于阻变存储器(RRAM-M)局域传导路径的形成及其稳定性的背景下展开的。电子态密度以及通过这些局域路径的非平衡透射研究确认了透射增大了三个数量级。本文通过原子尺度的漂移-扩散计算,研究了这些传导路径的动力学行为。本文最后对RRAM-M的原胞进行了分子动力学模拟,试图将上述所有现象用统一的自洽的模型结合起来。   参考文献 Cu impurity in insulators and in metal-insulator-metal structures: Implications for resistance-switching random access memories Sumeet C. Pandeya), Roy Meade, and Gurtej S. Sandhu Emerging Memory Group, Process R&D, Micron Technology Inc., Boise, Idaho 83707-0006, USA JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 117, 054504 (2015) 参考 […]

 
  • 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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