概述
ADF作为世界上最早的密度泛函软件,从上世纪70年代初诞生以来,在逐渐强大的开发团队的支持下,在计算理论、方法、计算分析工具、图形化用户界面方面,不断快速的发展。当初它只是一个非周期性体系(例如分子、团簇)的密度泛函计算程序。70年代,它的名字叫做HFS,后来更名为Amol,再后来更名为ADF。
90年代,创始团队(E.J. Baerends等)首次提出了相当精确的处理电子相对论效应(尤其是自旋轨道耦合)的理论 Zero Order Regular Approximation(ZORA),并将其在ADF中实现,成为至今最流行(没有之一)的处理自旋轨道耦合的方法。2017年,最新、最先进的相对论密度泛函方法X2C在ADF中实现。在计算化学领域中,精度与效率常常是一对矛盾,一般而言精度高则效率低,反之亦然。而X2C在精度与效率方面,皆远优于ZORA,是一个极为天才的全新方法。2000以后,更多的计算模块,例如自行开发的周期性体系密度泛函计算的BAND、流体热力学程序COSMO-RS,以及其他研究组发展的流行程序,如反应力场ReaxFF、Quantum Espresso、MOPAC、DFTB也逐渐纳入其中。功能模块越来越丰富,但此时整个软件平台的名字还是叫ADF,其中最早的模块也叫ADF。如同最开始一样,ADF并没有将自己定位为一个“程序打包商”。在计算理论与方法上,它从来没有停止过创新。能量分解方法(EDA)、成键分析工具ETS-NOCV等化学分析方法,不仅被集成到ADF模块中,还被创造性地应用于周期性体系的密度泛函计算中,使得BAND成为一个极具特色、功能强大的周期性体系化学问题研究工具。近两年BAND的功能突飞猛进,使用BAND完成的创造性的杰出工作开始出现在JACS、Angew. Chem. Int. Ed.等重要化学期刊。
为避免ADF软件平台与其中ADF模块重名,同时也因为其他模块越来越强大、完善,2018新版发布,ADF软件平台更名为Amsterdam Modeling Suite,简称AMS。各个模块名字,如ADF、BAND、COSMO-RS等保持不变。
AMS 2018 新功能概览:
Amsterdam Density Functional (ADF)
- 在考虑COSMO溶剂化模型,或者使用某些range-separated泛函时,也可以进行激发态结构优化、频率、Linear transit、过渡态搜索等计算
- 激发态分析:电荷转移描述符、片段分析、eXcited Constrained DFT、电荷转移
- 其他分析工具:移除空轨道的能量分解、NBO6更新升级
- 新的快速计算金、银团簇体系紫外可见吸收光谱的方法:POLTDDFT
- Ab Initio分子动力学
Periodic DFT: BAND 与 Quantum ESPRESSO
- 弹性张量及其相关性质,例如体积模量
- 分子动力学
- Linear transit与势能面扫描(PES)
- Crystal Orbital Overlap Populations (COOP)
- LDOS(STM成像)
- 外加压力下的结构优化
- 任意k点有效质量
- 自洽迭代改善
- Quantum ESPRESSO版本更新到6.3版,包含CPMD功能
ReaxFF
- 新的加速反应的方法:Collective Variable driven HyperDynamics 与 bond-boost
- 新的力场参数化工具CMA-ES
- 新的性质分析工具:热导率(NEMD)、沿盒子的某条轴向的温度分布、局部原子平均温度、单原子的弹力张量
- 新的反应分析工具:表面吸附反应分析、反应快速分析
- 弹性墙壁(添加外电场时,必须启用该功能)
- 应力应变,例如:环氧聚合物的力学性质-杨氏模量、屈服点、泊松比
- GCMC图形化操作,例如:使用ReaxFF中巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法模拟锂化放电过程的电压特性
- bug修复、性能提升
COSMO-RS
- 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,也可由MOPAC快速生成库文件大量预测性质
- QSPR方法预测COSMO sigma-profiles
- UNIFAC
- 快速QSPR预测多种性质:熔化热、密度、黏度等,在没有准确实验数据的情况下,为每种分子的“Input Data”区域估算对应的数值,从而使得流体热力学性质计算更精确:
- 新的离子液体参数
- 溶剂混合物优化(溶解度、液-液萃取)
图形界面(GUI)
- 更快速猜测键级
- 导出cif、bgf文件
- NMR的自旋-自旋耦合可视化
- 更丰富的碎片分析信息(SFO)
- PES的可视化