激发态在光化学机制中起着至关重要的作用，直接影响寻找新的高发光材料、光催化剂、荧光探针、光伏器件等的能力。然而大分子体系和纳米团簇的激发态势能面计算非常昂贵。为了解决这个问题，2016 年在 ADF 中加入了 TDDFT+TB 方法。受 Stefan Grimme 的 sTDA 和 sTDDFT 方法启发，TDDFT+TB 在线性响应TDDFT 中使用单极近似而不是耦合矩阵积分，大幅降低了计算激发态能量的成本。 在最近的一篇论文中，研究人员利用 Z-矢量方法推导了 TDDFT+TB 的解析梯度，并将代码实现到 AMS 中的 ADF 引擎中，并已于2023年发布。作者测试了总共60个不同的化学体系，包括9个双原子分子、26个小有机分子、一个裸金纳米团簇核心、10个配体保护的贵金属纳米团簇和14个发色团。作者发现，与 TDDFT 相比，这种方法的时间成本仅为三分之一，能够用于更大的分子体系的发射能量和激发态几何结构计算。 总之，解析梯度的 TDDFT+TB 是一种有用的工具，大幅度降低了激发态几何结构优化的计算成本，同时保持了 TDDFT 的准确性。
AMS(Amsterdam Modeling Suite)发布了2023正式版，在ReaxFF分子动力学、材料力学性质模拟、化学反应分析与探索，以及DFT高精度计算尤其是GW方法、RPA近似方面有所改进。更详细的新功能介绍与教程，我们将会在AMS知识库中逐渐新增。 计算引擎 机器学习力场 M3GNet-UP-2022 几乎适用于所有材料升级的ASE 接口用于AMS、PLAMSQuantum ESPRESSO 7.1 （适用于 Linux/Mac）TASKCC 泛函：提供更好的原子化能量分子体系DFT计算：r2SCAN-3c(STO)RPA 近似：sigma-functional限制性开壳层分子计算(要求整数占据，自旋极化>0)，及其TDDFT计算溶剂化方法 3D-RISM 计算焓、溶剂化自由能TD-DFT+TB 激发态结构优化分析: 新的 NOCV 选项, 基于 SFO 的准粒子轨道, 新的PolTDDFT 分析选项，开壳层 IQA(Interacting Quantum Atoms) 光谱：GW-BSE: Bethe Salpeter equation：G0W0-BSE, evGW-BSE, qsGW-BSE，含自旋轨道耦合ECD谱（含自旋轨道耦合）开壳层杂化泛函计算激发能的HDA近似，能够节省大体系计算量磷光发射等Franck-Condon谱计算：自动考虑振动激发量子数周期性体系DFT计算：自洽迭代收敛性改进增加了 GTO 基组选项MP2、RPA 近似、GW 方法计算分子 有机电子学 qsGW+BSE 精确计算激发能（可考虑自旋轨道耦合）OLED workflows 更多新工具（包括更精确的电子态、激发态性质，以及GPU加速的LAMMPS分子动力学）振动极化率 化学反应 ACE-Reaction： 反应网络的快速预测分子动力学纳米反应器：通过球形约束反应器的周期性的膨胀收缩，加速气相、液相、超临界相化学反应事件发生。势能面探索与表征工具：局部最小值、一阶鞍点、高阶鞍点创建动力学数据作为 CatalyticFOAM 输入，用于反应器尺度的模拟改进 ChemTraYzer2：布居统计统计指定化学键、分子数量变化曲线PyZacros：集成到 AMS 中，用于模拟催化表面分子现象的动力学Monte Carlo软件 分子动力学 摩擦系数计算杨氏模量、剪切模量、体模量、泊松比、屈服点的计算 流体与药物设计 新的构象搜索/结构筛选/热力学玻尔兹曼平均光谱的计算COSMO-UNIFAC 方法发布：UNIFAC 参数中可选QSPR预测液体粘度、蒸汽压，以及三相点温度、合成难易程度、溶度参数、等张比容、介电常数等 粘度预测值与实验值符合的较好 AMS最新应用案例 ADF 应用案例：分子与团簇 DFT […]
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 优点： 从文献以及厂商测试结果来看，在异构体能量差、能垒、过渡态能量方面有非常显著的改进 在分子间色散作用、非共价作用方面，比色散修正杂化泛函仅有细微改进。 对过渡金属体系，结合ZORA方法，结果相当精确。 效率：对于三四十个原子的体系，计算量比杂化泛函的二倍略小。 用法：大体系的计算，双杂化泛函中，推荐DOD类泛函。一般的计算，根据我们的测试，B2piPLYP、B2KPLYP及其-D3(BJ)色散修正，以及revDSD-BLYP、revDSD-PBEP86，都非常优秀。后两个泛函的DOD变体比DSD变体更精确，更适合大体系计算。总的来说，双杂化泛函对很多体系都能够提供相当高精度的计算，对很多体系，这些不同的双杂化泛函结果差异实际上并不大。 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。不要用于HOMO-LUMO gap很小的体系，或者具有多参考态特征的体系。 3，最新色散修正泛函-D4(EEQ) 与D3色散修正相比，D4(EEQ)改善了热化学性质，特别是对含有金属的体系。推荐全面替代D3。 4，AH-FC、VG-FC Adiabatic Hessian Franck-Condon、Vertical Gradient Franck-Condon 5，MESA 新的高效的改进SCF收敛的算法： 6，CI-NEB：应用于各模块 7，添加外部应力 用法参考：BAND、MOPAC、DFTB、ReaxAMS添加外部应力 分子动力学 1，微观反应动力学 Microkinetics 例子：https://www.scm.com/doc/Tutorials/Microkinetics/MKMCXX_CO_Oxidation.html 2，新的分子动力学反应加速算法REMD 用法参考：新的分子动力学反应加速算法REMD。适用于BAND-MD、DFTB-MD、MOPAC-MD、ReaxAMS-MD。 3，ReaxFF中计算热导率的NEMD方法 参考：https://www.scm.com/doc/ReaxFF/Properties.html#nemd-methods-for-thermal-conductivity VASP GUI
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
ADF最新开发版r63428(最新开发版下载地址：https://www.scm.com/support/downloads/development-snapshots/)，能够计算原子的温度以及在空间上的均值，并自动保存在轨迹文件中。该功能通过在*.run文件中control区域添加如下两行内容开启： 1 localt Request local temperature averaging between atoms 3.0 localr Set the awarness radius to 3.0 Å (Default 5.0) 其中1 localt表示开启该功能；3.0 localr表示设置局域范围半径设置为3.0埃，默认值为5.0埃。 通过ADFMovie窗口中，为每个原子着色，来表征原子的温度分布，不同颜色表示不同温度： 除了原子温度以外，如上图所示，还增加了加速度、压力、速度、原子电荷分布等数据的图形化显示。 例如下面的视频演示了温度梯度、热的波动情况： 该模型是用ReaxFF的分子枪功能，入射一个石墨烯球形分子到石墨烯片层上，导致的温度传递。分子枪功能参考：水分子在石墨烯表面形成水簇的模拟（分子入射、沉积）或者：https://www.scm.com/doc/Tutorials/ReaxFF/Bouncing_a_buckyball.html
ADF2014版已经正式发布，用户可以通过ADF官方网站或联系sales@fermitech.com.cn申请免费试用。
概述 通过反应力场的分子动力学、蒙特卡洛方法，模拟燃烧、裂解、催化、超临界、电池、电气工程、建材、摩擦、生物药物、钙钛矿、半导体、含能材料、化学气相沉积等相关化学反应。包含多种化学反应加速算法；eReaxFF功能用于电池、太阳能电池等离子电子过程。笔记本即可运行一般几千原子的模拟，小规模集群可以支持上百万原子级别的模拟。 AMS 平台环境中 ReaxFF 的优势 图形界面完善，初学者也能正确使用。ReaxFF的开发者Adri van Duin在研究过程中，也大多使用AMS中的ReaxFF，详见Adir van Duin文章。 重写了ReaxFF全部代码，去除了内存方面的瓶颈，MPI结合OpenMP并行计算，效率远高于原始程序 AMS 并非如 Lam* 等那样，简单集成原始落后的 ReaxFF 版本，而是进行了全部的重写、改进，因此算法、功能相比Lam*等更严谨、先进，例如： AMS有自己的eReaxFF以及相应的QEq、ACKS2原子电荷 外加电场时，不仅对原子受力的影响，也考虑对能量的影响。 原子间距过低时报错终止计算。 严谨检查力场参数，如果缺少参数则不允许运行。如果缺键参数仍然运行，结果是错误的。 基于AMS的计算引擎，能够非常方便的进行过渡态、各种灵活的势能面扫描等计算 化学反应发生的时间太晚，是ReaxFF模拟最常见的痛点，AMS中开发了加速反应发生的算法： REMD：加速分子动力学模拟中反应发生 Bond Boost：加速分子动力学模拟中新键形成 fbMC：加速分子动力学模拟中反应发生 CVHD：加速分子动力学模拟中的裂解反应发生 纳米球形反应器：加速低温均相反应 Targeted MD：强制反应 AMS中包含大量围绕分子动力学研究化学反应的工具： ChemTraYzer：使用ChemTraYzer分析分子动力学轨迹，得到基元反应、反应速率常数、“像反应物”或“像产物”程度打分 ACE Reaction Network：根据反应物、产物的分子结构，筛选反应通道 Reaction Discovery：快速确认（副）反应可能性、（副）产物可能性 React Map：确定化学反应中反应物和产物之间的最佳原子映射 力场丰富，AMS2024 包括 133 种 ReaxFF 力场 AMS配套了力场训练工具 ReaxFF 功能列表 力场（列表） 建模（教程） 小分子混合物 固体－小分子混合物建模 固液界面、气液界面 […]
AMS 的图形窗口操作平台，集成了开源程序 Quantum ESPRESSO，基于密度泛函理论、平面波和赝势方法，用于电子结构计算和纳米级材料建模。主要功能包括： Car-Parrinello MD 第一性原理分子动力学Berry相Hubbard U旋轨耦合结构优化晶格常数优化能带、态密度计算铁磁、反铁磁体系能带、态密度、pDOS计算、设置初始自旋/磁矩表面化学反应计算静电势分布、ELF、RDG、RDG-color材料应力与原子受力 更多信息参考： AMS中图形化操作教程库
GUI：方便智能 GUI用于建模、任务设置、提交、监视、结果分析，并能够在各个模块之间切换。通过点击鼠标即可完成结果的可视化分析。在大多数机器(Windows, Mac or Linux)上GUI都能运行。软件本身能够轻松地实现跨平台的运行。部分特色功能： 聚合物建模 取代基效应研究（批量建模） 不同谱图的重叠比对 创建固体表面，并均匀加入其它气体、液体分子 创建均匀混合物 创建气-液界面 创建孔洞结构 创建1000原子左右的球形团簇 GUI能够轻松地创建复杂分子、晶体结构模型，能够方便地创建超胞、薄膜、复杂溶剂、混合气体等。 可视化 作业能够从本地Windows PC机，提交到远程Linux服务器或集群。输出结果能够跨平台识别：能级图、Kohn-Sham轨道、密度、等高线、态密度、能带结构以及各种大量图谱。实用性非常强，例如对于振动谱，点击IR峰，即可动画显示该峰对应的振动模式。 振动、结构优化、IRC以及分子动力学的模拟结果，可以通过GUI进行动画显示。还包括各种流体热力学性质图谱： 更多信息参考 费米科技WIKI知识库 教程 手册 其他教学视频
DFTB 概述 通过参数化实现快速近似DFT计算，得到与DFT相似的精确度。通过最新的色散修正描述长程相互作用。其中DFTB3能够精确地处理带电体系。AMS中的DFTB不仅包含dftb.org原始参数，还自行开发了大量参数，覆盖了元素周期表2/3以上范围。 使用DFTB，在台式机也能完成大体系长时间尺度的模拟。能够计算分子和周期性体系。可以在DFT计算之前，对分子、周期体系几何结构进行预优化。能得到与DFT几乎完全相同的结构（通常误差能够小于0.03埃） 功能 快速、可视化通过GUI与ADF、BAND模块无缝对接，用于结构的预优化、势能面扫描二阶(SCC-DFTB )、三阶(DFTB3)自洽电荷色散修正D4、D3-BJ、D2、UFF、ULG振动频率、声子谱、pDOS、能带与态密度、Franck-Condon谱、 Bader分析TDDFTB，用于大体系的紫外可见吸收光谱：1）支持singlet-singlet与singlet-triplet激发；2）通过设置最小振子强度，选择需要计算的激发态分子动力学DFTB.org参数之外，增加QUASINANO参数（87种元素）GFN1-xTB方法：可以通过ADFView查看分子轨道 MOPAC AMS为MOPAC2012提供可视化界面，支持Windows、Mac OS X以及Linux。MOPAC2012旨在快速而可靠的半经验量子化学模拟。 模型：分子、聚合物、表面、固体、溶剂化（COSMO）亮点：对镧系化合物的模拟结构优化频率模型：分子、聚合物、表面、固体过渡态溶剂化（COSMO）最新参数：PM7, PM7-TS旧参数：(AM1, MNDO, PM6, …)固体数据库MOZYME：大体系实现线性标度的自洽迭代MOPAC与ADF中其他模块无缝对接为ADF和BAND进行预优化 应用： 进入AMS知识库，阅读最新应用案例DFTB中文教程
