ADF Highlight:羰基铁配合物的高分辨X射线吸收光谱

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参考文献: A. J. Atkins, M. Bauer, and C. R. Jacob, High-resolution X-ray absorption spectroscopy of iron carbonyl complexes, Phys. Chem. Chem. Phys.17, 13937-13948 (2015) X射线光谱技术已经成为广泛应用的探测过渡金属配合物的工具,测量能够精确到元素类别。传统的X射线吸收光谱(XAS)使用紫外-可见光,但是这种方法由于核孔的存在时间非常短导致光谱峰变宽。高能分辨荧光探测光谱(HERFD-XAS)通过减少这种误差可以显示光谱中的更多细节,从而提供了一种新方法。 在最近的羰基铁配合物的研究中,高能分辨荧光探测光谱(HERFD-XAS)技术的测量结果,在ADF软件中的TDDFT方法中得到了合理的解释。选择此类配合物是因为特征明显,是教材经典案例分子。TDDFT计算表明,前沿峰部分可以用来区分不同过渡金属金属配合物,特别是不同的铁-铁相互作用。结合不同的X射线吸收光谱法,可以为催化过程中识别配体环境、羰基铁配合物原位电子结构探测,提供一种独特的方法。

文献重现:Adenine-Thymine碱基对中氢键的分析(也适用于其他键,如配位键分析 )

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文献详解:芳香性、杂化情况、静电作用以及共价作用,在Adenine–Thymine碱基对及其类似模仿结构的共振增强氢键中的作用研究 原文:ChemistryOpen 2015, 4, 318 – 327 本文PDF版下载: [wpdm_package id=’2242′] 本文中ADF计算相关文件下载: [wpdm_package id=’2231′]   摘要:本文涉及的ADF计算功能包括: 二聚体分子几何结构计算; 成键轨道组分分析; 键能分解; 片段分析; 片段形成分子过程中电荷流向分析(VDD); 查看分子轨道(MO)的形状、空间分布; 片段构成分子之后,电子在片段间的转移情况; 分子轨道(MO)投射到片段轨道(SFO)上的占据情况; 键能分解到各个不可约表示; 分析Pauli排斥的大小、轨道相互作用的大小、各个不可约表示中轨道相互作用的大小、色散修正的大小; 通过去掉特定对称性的空轨道,来得到特定对称性对能量(轨道相互作用能)、(VDD)电荷的贡献; 片段轨道重叠的大小。

ADF计算能带以及特定能带、K点的的波函数

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以苯为例进行演示,其他周期性体系如无机盐、聚合物、MOF材料等,操作与此相同: 1,从晶体结构文件(*.cif)导入坐标(File-Import Coordinates),一般而言,晶体结构来源通常有: 从网上下载cif文件(例如从美国矿物晶体结构数据库下载); 其他软件产生的cif文件或PDB文件 首先下载相近晶体结构的cif文件,然后通过ADFinput进行掺杂、替换、超胞、表面切割等产生新的晶体结构(包括产生新的三维、二维、一维结构;或者产生超胞结构,然后切换到ADF模块,将直接作为团簇对待,之后在ADFinput中根据用户需要修饰边界原子,然后使用ADF模块或其他模块进行非周期性计算) 购买晶体结构数据库,从中到处cif文件格式。 目前*.cif文件在各种软件中的通用性、兼容性、普适性最好,因此优先推荐cif格式文件。 设置参数如下: 参数说明如下: Single Point:表示只计算该结构的性质,不进行结构优化、分子动力学、搜索过渡态等操作; Periodicity:周期性的情况,包括三维周期性体系(Bulk)、二维周期性体系(Slab)、一维周期性体系(Chain)、非周期性(none,等同于ADF模块,但计算方法、基函数上略有差别; Unrestricted:是否考虑自旋(自旋多重度如果不为0,则需要勾选此项) XC Potential in SCF:选择使用的泛函,目前不包含杂化泛函,其中Model Potential中的GLLB-SC对于一些半导体能带计算结果很好; Relativity:是否考虑相对论,对于含重元素的体系计算一般使用Scalar,如果既是重元素又要考虑自旋-轨道耦合,则使用Spin-Orbit; Basis set:BAND使用Slater基、数值基混合,因此对于原子核附近的电子波函数描,其精确度远大于平面波,基组的挑选参考费米科技维基百科:一般情况下如何选择基组Basis Set; Frozen core:参考费米科技维基百科:一般情况下如何选择基组Basis Set Numerical Quality:设置实空间积分精细程度,对于性质计算选择Good,对于结构优化、过渡态搜索等选择Normal。 这是设置能带结构的插分精细程度的参数,推荐设置为4。 为了设置K点,我们需要查看晶格常数: K点设置相关知识: K点设置的越密集,计算量越大,K点的数量等于设置K点的三个数字的乘积,例如下图: 此例中设置的是5 5 7,那么k点的个数就是5×5×7=175。计算量大致跟k点的个数成线性比例关系,当然不同的任务类型有差别。根据固体物理学基本知识,我们知道,k空间和实空间有一个倒数关系。因此实空间中晶格常数越小,那么在k空间中就需要越多的点来描述;实空间中晶格常数越大,那么在k空间中就需要越少的点来描述。这个关系也是大致成比例的(之所以说大致,是因为实空间晶格类型和k空间的晶格类型往往不一致)。因此如果某方向的晶格常数为5,k点取10个点,与晶格常数为10,k点取5个点,二者的精度是相似的。但另外,计算能带结构的时候,K点个数需要取奇数个,这样可以保证Gamma点上一定有布点,否则Gamma点的能量,将通过附近两侧的k点通过插分的方式得到,这样就降低了Gamma点的能量可靠度。而Gamma点的能量又非常重要,往往直接影响带隙、带宽的数值。 本例中取5 5 7是比较合适的。 2,保存并提交任务: 提交任务的方式,参考费米科技维基百科:如何进行ADF并行计算 3,能带结构查看: 在ADFinput中点击SCM-BAND Structure,则显示该体系能带结构: 上半部分是能带结构,下半部分是K空间的原胞,原胞的各条线,对应上半部分中能带结构的横坐标的某个区间。点击该线,则对应的能带区间变成高亮。对于能带结构,可以通过右键拖动、滚轮控制图片的放大、缩小,左键进行拖动。 4,某个K点的波函数: 在ADFinput中点击SCM-View,点击ADFView窗口中add-Isosurface(将显示等值面),在窗口下方选择对应的电子态。例如我们如果希望查看HOMO轨道在Gamma点的波函数空间分布情况,我们从Band Structure看到,横坐标数字1表示Gamma点(这是通用的),纵坐标上的红线表示费米能级,那么“1”处,HOMO能量大致为0.2Hartree。Gamma点的坐标,众所周知是(0,0,0),因此我们选择如下: 少量时间(跟体系大小有关)之后,即显示该电子轨道的空间分布: 可以调整为只显示一个周期(取消勾选此项即可,在其他窗口例如ADFinput也可以通过取消勾选此项而切换为非周期显示): 调整透明度:点击窗口左下方的“Isosurface”-show details,则出现如下设置内容,如下图所示设置透明度: 当然还可以通过菜单栏view-background修改背景色。 更多案例参见费米科技维基百科 ADF软件提供免费试用(一般为一个月),试用申请方式参见费米科技维基百科:试用申请方式

费米科技将参展中国物理学会秋季学术会议(CPS Fall Meeting)

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费米科技将参加中国物理学会秋季学术会议(CPS Fall Meeting),我们的展位是209。欢迎各位老师莅临指导! 中国物理学会秋季学术会议(CPS Fall Meeting)以下简称秋季会议是由中国物理学会主办的年度学术会议,始于1999年,目的是增进国内物理学界的学术交流,提高学术交流水平,促进物理学科的全面发展和人才培养。经过会议组织委员会和中国物理学界的共同努力,秋季会议已由最初200人规模逐步发展到目前的2000多人规模,已经成为中国物理学界规模最大、综合性最强的学术盛会,引起了国际物理学界的关注。 中国物理学会2015年秋季学术会议由吉林大学承办。(9月10日(报到 – 13日,地点:吉林大学中心校区,吉林省长春市前进大街2699号)。会议将以大会特邀报告、分会邀请报告、口头报告和张贴报告等形式交流,并围绕物理学相关专业领域分设18个专题分会。

费米科技参展2015年材料多尺度计算模拟国际研讨会

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2015年7月5日-9日,由中国材料研究学会计算材料学分会主办,北京航空航天大学物理科学和核能工程学院和北京应用物理与计算数学研究所承办的2015年材料多尺度计算模拟国际研讨会成功举办,费米科技作为赞助商参展了本次大会。 材料多尺度计算模拟国际研讨会(International Symposium on Multi-scale Modeling and Simulation of Materials),该研讨会已经成功举办了7届:复旦大学(2008),清华大学(2009),中科院沈阳金属研究所(2010),中科院上海硅酸盐研究所(2011),北京科技大学(2012),复旦大学(2013),中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所(2014)和北京航空航天大学物理科学与核能工程学院(2015)。

香港大学ADF计算化学讲座

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2015年5月12日,香港大学资讯科技服务中心、香港大学化学系、SCM公司和费米科技在香港大学共同成功举办了为期一天的ADF计算化学讲座和上机培训。来自香港大学、香港浸会大学和香港科技大学的24位师生参加了此次活动。

清华大学ADF软件学术交流

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2015年5月16日,费米科技与SCM公司Fedor Goumans博士在清华大学化学系进行了为期一天的学术交流。以李隽教授课题组成员为主的来自清华大学化学系、物理系的研究者们全程参加了这次交流活动。从上世纪80年代起,李隽教授课题组就开始使用ADF软件,并发表了包括2篇Science在内的众多非常具有影响力的工作。

ADF软件高级培训暨计算化学与计算材料学研讨会在国家超级计算深圳中心成功举办

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2015年5月13日,由国家超级计算深圳中心与费米科技共同举办的为期一天的“ADF软件高级培训暨计算化学与计算材料学研讨会”(免费)在国家超级计算深圳中心圆满结束。 培训班邀请SCM公司计算化学专家Fedor Goumans博士为与会者分享了ADF软件在各科研领域中的应用实例。如ADF模块在过渡金属与重元素化学、OLED光发射、电子顺磁共振、核磁共振、NMR自旋-自旋耦合、重金属紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、X射线吸收近边结构(XANES)、电子(空穴)迁移、染料敏化太阳能电池和能量分解方面的应用,并生动地阐述了相对论效应对于日常生活的影响,例如如果没有相对论效应,铅酸电池将不复存在。他向大家展示BAND模块在一维、二维周期材料计算中的优势时,谈到BAND能够计算真正的一维、二维材料,而不需要设置真空层,与平面波程序相比,减小了真空层耗费的计算量。同时BAND能够更合理地进行表面的溶剂化计算。BAND基函数的天然优势使得它能够像ADF模块一样,对表面化学反应进行电子轨道的分析。 费米科技的刘俊工程师向大家展示了反应力场模块ReaxFF的强大的化学反应分析功能,并带领师生在笔记本电脑和深圳超算中心集群上对ADF软件包的各个模块进行实战演练。在培训期间,经过深层次的学术交流,解决了与会者在科研、学习中遇到的大量问题。 感谢国家超级计算深圳中心的大力支持,为此次活动提供了临时应用账号以及其他资源。感谢中国科技大学等22所大学和科研院所老师和同学们参加了本次活动。 培训结束后,部分师生在国家超级计算深圳中心的工作人员陪同下,参观了国家超级计算深圳中心。 Fedor Goumans博士讲义与ADF Workshop教材下载 [wpdm_package id=’1993′]

 
  • 弯曲 CrSBr 单层中的自驱动纯自旋光电流研究背景 在近年来二维材料研究的迅猛发展中,二维磁性半导体因其在自旋电子学和光电子学领域的潜在应用而受到广泛关注。CrSBr 作为一种新兴的二维铁磁材料,兼具层状结构、稳定的磁序和各向异性的电子性质,为实现多功能集成器件提供了理想平台。特别是在无外加电压条件下实现的自驱动光电流效应,能够显著降低器件功耗,是发展新一代低功耗光电器件的重要方向。同时,纯自旋光电流的产生可避免能量损耗与散射限制,有望在自旋输运、信息存储与量子计算等前沿领域发挥关键作用。 然而,在传统二维材料中实现纯自旋光电流面临诸多挑战,如缺乏稳定磁序、对称性抑制光生自旋分离等问题。研究发现,通过施加应变或引入弯曲形变,可以有效打破材料的空间反演对称性,从而诱导内部电场并激发新型光电效应。因此,探索在二维磁性材料中通过弯曲构型实现自驱动且自旋极化的光电响应,具有重要的理论价值与应用前景。该工作正是在这一背景下开展,旨在揭示弯曲 CrSBr 单层中自驱动纯自旋光电流的物理机制,并推动二维材料在低维自旋光电子器件中的应用探索。 研究内容 本研究基于第一性原理计算与非平衡格林函数方法,系统探索了在机械弯曲条件下,CrSBr 单层中产生自驱动纯自旋光电流的物理机制。研究发现,非弯曲 CrSBr 单层的实空间电荷密度分布图中,S 原子和 Br 原子都参与了 VBM,CBM 由 Cr 原子组成。然而,弯曲后单层 CrSBr 的电荷密度分布却发生了令人兴奋的变化。屈曲后,VBM 占据结构左侧,CBM 占据另一侧。随着弯曲深度的增加,电子-空穴分离更加明显。 图1. 单层 CrSBr 的(a)俯视图与侧视图(b)能带结构及轨道投影态密度(c)CBM 与 VBM 的实空间分布(d)挠曲深度 d=11 [...]
  • 炔烃插入-双金(I)络合物引发金催化机制新思考背景 过去二十年,金(I)络合物因其优异的 π 活化能力,在均相催化领域大放异彩。特别是在炔烃的活化转化方面,阳离子型金(I)络合物已被广泛应用。然而,中性、配位饱和的金(I)络合物通常被认为催化能力弱、难以实现插入反应等过渡金属常规反应步骤。尽管已有零星研究报道了金(I)–X 键(X 为氢或杂原子)与炔烃发生插入反应,但几乎全部集中在单金属体系,且普遍需要高温或过量底物。近日,西班牙塞维利亚大学 Pablo Ríos 教授团队联合马德里康普顿斯大学 Israel [...]
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