AMS2019.301新功能

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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

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

ADF中ReaxFF的新功能:局域温度分布、原子电荷分布的可视化

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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

ReaxFF

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概述 通过反应力场模拟燃烧、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,小规模集群即计算支持上百万原子的模拟。 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。 计算引擎 力场列表模型:小分子混合物固体-小分子混合物建模聚合物建模表面吸附外场与特殊模型:分子枪:模拟原子或分子在材料表面的沉积、轰击反应过程中移除特定产物添加匀强电场、弹性墙壁加速反应的算法:Collective Variable driven HyperDynamics bond-boostfbMCReplica Exchange特殊算法:eReaxFF功能(电子作为粒子参与反应):太阳能电池等大尺度分子动力学过程的研究巨正则系综蒙特卡洛模拟 分析工具 监控反应物、产物组分变化、表面吸附产物分布、聚合反应的交联率温度、能量(动能、势能)、压强的变化ChemTraYzer算法分析小分子体系反应:检测基元反应与速率常数材料性质:热导率(NEMD方法)扩散系数、自相关函数、粘度径向分布函数玻璃化温度热膨胀系数杨氏模量、屈服点、泊松比 其他:AdvancedWF模块对ReaxFF轨迹分析至关重要 ChemTraYzer对小分子体系的轨迹进行基元反应ChemTraYzer2.0对各类体系的轨迹进行基元反应,,并能输出反应级别、实验单位的反应速率常数。详细参考AdvancedWF模块介绍。 案例与教程 进入AMS知识库,阅读ReaxFF最新应用案例中文教程

MOPAC

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ADF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。目前MOPAC模块对学术用户免费。 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并行化MOPAC与ADF中其他模块无缝对接为ADF和BAND进行预优化 更多信息参考: MOPAC官网

GUI

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 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

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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。 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,用于结构的预优化二阶(SCC-DFTB )、三阶(DFTB3)自洽电荷色散修正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查看分子轨道改善了SCC收敛性 应用: 进入AMS知识库,阅读最新应用案例中文教程

COSMO-RS

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COSMO-RS计算的logP值与实验很好地吻合。 概述 COnductor-like Screening MOdel for Realistic Solvents,是一种基于DFT数据,预测气体纯液体、液体混合物、溶液、离子液体性质的方法,也用于共晶的研究。数据库中包括2500种化合物(溶剂、小分子)以及离子液体离子的DFT数据库,用户也可以通过ADF模块轻松扩充DFT数据库。 功能 sigma-profiles活度系数、溶解度、分配系数 (log P, log Kow)溶剂混合物优化(溶解度、液-液萃取)pKa、pKb、Sigma Profile溶剂化自由能、亨利常数饱和蒸汽压、沸点、(二元/三元)气液平衡相图 (VLE/LLE)过剩能, 共沸、溶混性gap成分线、混合物闪点通过 SMILES关键字或xyz坐标文件批量预测流体热力学性质虽然由ADF生成的coskf文件精度更高,但也可由MOPAC快速生成库文件大量预测性质快速QSPR预测多种性质:密度、熔点、沸点、闪点、介电常数、液态摩尔体积、分子范德华体积与表面积等。新的离子液体参数聚合物热力学性质新的蒸汽压预测方法COSMO-RS-PDHS参数(案例与测试效果点击链接):增加了计算带电体系所需的长程静电项(如下图所示) 应用 进入AMS知识库,阅读最新应用案例中文教程

BAND

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概述 BAND用于周期性边界条件体系的第一性原理计算,因此主要用于三维晶体、二维固体表面与一维纳米线、纳米管、聚合物体系。对固体表面、低维材料的计算,精度与效率均高于平面波程序。能够对材料的谱学性质、光的吸收与折射、静电势、电子密度、原子电荷、费米面、有效质量、态密度、能带与化学键分析,电荷分析与谱学性质,表面化学反应、表面吸附问题进行研究。 对于1000原子的1维体系,使用PBE泛函、7000个基函数、1个k点(由于体系很大,设置为1个k点是合适的),进行几何优化(CPU:4节点*16核),优化十步后几何结构收敛,耗时10小时。 主要功能: 周期性边界条件:三维(体材料)二维(材料表面)一维(聚合物、纳米管线等)0维(分子)周期性体系的结构优化相对论与重元素:标量相对论自旋轨道耦合全电子基组、冻心基组支持元素周期表所有元素,不依赖赝势泛函:各种常见GGA与meta-GGA泛函,如SCAN等适用于吸附与氢键体系的色散修正泛函,如:-D3(BJ)、-D4(EEQ)杂化泛函HSE03、HSE06丰富的libxc泛函库DFT-1/2方法得到更好的带隙对低维体系的优越性:二维表面的边界条件,正确处理垂直于表面的极化效应(表面的极化对催化效果有很大的影响,因为电荷的分布能够左右反应路径 ) 一维、二维体系计算速度优于流行的平面波程序(因为不需要处理真空层带来的计算量) 一维、二维体系的表面溶剂化更合理,支持COSMO、SM12溶剂化方法 与平面波程序相比,更适合描述局域成键行为 外场与特殊模型:磁场均匀静电场 外压强与应力虚晶近似:允许某些原子位以一定比例掺杂物理性质:能带结构与态密度(pDOS、LDOS)、有效质量、费米能级、费米面形成因子、结合能XPS动态极化率、介电常数弹性张量及其相关性质(例如体积模量)声子谱与热力学性质计算光谱性质:吸收与折射光谱单电子激发EELS、NMR、EFG、Q-tensor、 ESR、g-tensor、A-tensor 化学分析:AIM、ELF、Mulliken电荷、NMR、核电子密度、通过Laplacian电子密度与键关键点区分化学键类型Crystal Orbital Overlap Populations (COOP)化学键分析:PEDA-NOCV键能分解与化学价自然轨道:表面吸附结构的成键分析聚合物的的成键分析多孔材料、框架结构材料内部吸附小分子的的成键分析分子的Unrestricted碎片成键分析:Unrestricted二重态片段Unrestricted高自旋态片段化学反应:势能面扫描(PES)、过渡态搜索 、能垒计算DFT分子动力学巨正则系综蒙特卡洛模拟软件特性:高效并行化 图形界面易用性强:初学者也可以很快正确使用 支持晶体结构数据库中cif文件导入 应用 进入AMS知识库,阅读BAND最新应用案例中文教程