具有手性连续体的光子活性蝴蝶结纳米组件(Nature 2023)

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摘要 在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中,美国密歇根大学Kotov教授小组的Prashant Kumar博士报导了具有显示手性连续体的化学结构的蝴蝶结纳米结构微粒。与具有二元左右手性的典型手性结构不同,它们的扭曲可以从完全扭曲的左手结构精确调控到扁平煎饼结构,再到完全扭曲的右手结构。合成快速而直接,可以选择性反射某些类型的圆偏振光,这种手性材料成为经济型手性超材料的杰出代表。这对机器人视觉开发领域具有重要意义,可能推进机器人在复杂人类环境中精确导航的技术发展。而且蝴蝶结颗粒的分散结构,非常有利于在各种类型材料上的印刷。 为了解释实验观察到的蝴蝶结纳米组件的巨大振动圆二色性信号(VCD),用ADF进行了DFT计算。Paul Nicu博士对大型蝴蝶结结构(200至400个原子之间)进行了BP86/DZP计算,并使用AMS图形用户界面的VCDtools程序对结果进行了分析。 延申参考阅读:https://www.sohu.com/a/657193321_121334651 参考文献 Prashant Kumar, Thi Vo, Minjeong Cha, Anastasia Visheratina, Ji-Young Kim, Wenqian Xu, Jonathan Schwartz, Alexander Simon, Daniel Katz, Valentin Paul Nicu, Emanuele Marino, Won Jin Choi, Michael Veksler, Si Chen, Christopher Murray, Robert Hovden, Sharon Glotzer and Nicholas A. Kotov, Photonically active bowtie nanoassemblies with chirality continuum, Nature volume 615, […]

ADF-分子与团簇的DFT计算

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概述 ADF 是世界上最早的 DFT 计算软件,计算功能非常完善、全面,建模、分析用户界面对初学者非常友好,节点内、跨节点并行计算效率非常高效。 一般功能:电子与结构、谱学与非线性光学性质、化学反应、热力学性质、溶剂化效应等,并包括高精度GW方法精确计算分子解离能与亲和势。 光学材料:零场劈裂、激发态辐射速率与寿命、系间窜跃、自旋轨道耦合,高精度GW方法精确计算ΔES-T。为OLED器件模拟软件Bumblebee提供原子层级模拟数据输入,辅助OLED器件模拟。 重元素与配合物:重元素体系研究必备工具,包含高精度相对论方法ZORA、X2C,完善的轨道成分分析、以及最流行的化学键分析方法EDA-NOCV、IQA等。 优势 效率优势: 支持节点内、跨节点高效并行计算,对较大体系,千核并行也能达到非常高加速比 支持大体系计算,例如大体系吸收光谱 普通工作站,甚至台式机就可以计算几百原子的规模的TDDFT性质 方法优势: 高精度相对论方法:涵盖元素周期表 擅长过渡金属、重元素体系:配合物成键分析、自旋轨道耦合效应引发磷光与系间窜跃 泛函更新换代迅速:及时引入最新的重要泛函 高精度 STO 基组:对于重元素的电子轨道计算,其他基组很容易出现定性错误(例如锕系元素体系轨道组分不正确),ADF 可靠性久经考验 QM/MM与多尺度方法 功能列表 分子轨道与能级分析 分子轨道MO投影到碎片轨道SFO、SFO可视化 基于片段轨道的CDFT:能够有效将电荷局限到体系的某个局部,并支持此类体系的分子轨道计算、能级计算、EDA 分析、ETS-NOCV 分析、转移积分计算等 分子能级与片段能级之间的关系 键合分析 键级与键能计算、能量分解EDA、电荷分解CDA、化学价自然轨道ETS-NOCV(能量贡献T/V分析)、原子间键能计算方法IQA、df轨道在配合物中的分裂 NBO 通过Laplacian电子密度与键关键点区分化学键类型、DORI 金属与配体间电子轨道的相互作用,以及电子转移 化学反应 分子结构预测与筛选 过渡态搜索、活化能、内反应坐标IRC、部分原子的频率及其相关Gibbs自由能 人工智能:自动探索模拟表面化学反应机理、表面吸附位点探索、根据反应物结构自动预测化学反应网络 最新2018版FuKui函数、亲核性与亲电性 氧化还原电位计算、氧化还原Gibbs自由能变化 激发态化学反应 激发态计算 紫外可见吸收谱(非相对论方法、相对论动能修正、考虑自旋轨道耦合) 自旋翻转跃迁 ROKS-TDA 限制性开壳层的激发态计算 X射线吸收(XANES、EXAFS、XPS) 激发态辐射跃迁寿命,荧光发射谱 解析梯度的TDDFT+TB优化激发态结构 开壳层大体系杂化泛函计算激发态加速近似HDA 考虑自旋轨道耦合的情况下计算ECD谱 POLTDDFT方法快速计算Au、Ag团簇吸附小分子体系紫外可见吸收谱 QMMM、多尺度方法计算紫外可见吸收谱、COSMO溶剂化的TDDFT 配体场DFT(LFDFT)对 d → d和f […]

 
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