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

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概述 ADF是世界上第一个 DFT 软件。ADF 擅长分子、团簇 DFT 相关的高精度密度泛函理论计算,包含最先进、最流行的相对论方法,计算分子能级、电子密度、谱学与非线性光学性质、偶极矩、极化率、介电常数,分析化学键,模拟化学反应、氧化还原电位、热力学性质,溶剂化效应等。 在零场劈裂、激发态辐射速率与寿命、系间窜跃等方面功能非常强大。独特的片段分析功能,广泛用于成键机理方面的研究,并包括G0W0、evGW、G3W2 等高精度方法精确计算分子解离能与亲和势。 主要功能 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:精确相对论方法计算自旋-轨道耦合,擅长过渡金属、重元素体系,磷光与系间窜跃限制性开壳层分子计算,及其 TDDFT 计算GW方法(支持自旋轨道耦合):(G0W0、evGW、G3W2)方法精确计算 IP 与 EA、GW-BSE 方法精确计算 S0-T1 能隙RPA近似:sigma-functional泛函更新换代迅速(ADF 泛函列表),及时引入最新的重要泛函,例如 r2SCAN-3c、TASKxc、TASKCC、D4(EEQ) 色散修正等高精度 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(例如轨道组分不正确),ADF 可靠性久经考验QTAIM 与 Conceptual DFT,Constrained DFT,FDE 方法,收缩变分 DFT(CV(n)-DFT)用于单重态-三重态激发的计算(该功能不像普通的TDDFT那样被电荷转移激发所困扰)、配体场DFT(LFDFT)对 d → d和f → d电子转移的情况,令计算结果更可靠),基于LFDFT的 ESR g-张量双峰、XMCD 计算、DIM/QM(DRF 梯度)QM/MM与多尺度方法功能列表: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分子轨道MO投影到碎片轨道SFO、SFO可视化通过Laplacian电子密度与键关键点区分化学键类型、DORI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谱学性质电子激发: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),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系间窜越:磷光发射谱,SOCME估算系间窜跃,激发态间跃迁偶极矩,系间窜越速率、Franck-Condon因子、Huang-Rhys因子、GW-BSE 方法精确计算 S0-T1 能隙、自旋翻转跃迁三重态零场劈裂ZFS红外光谱、拉曼光谱、共振拉曼、表面增强拉曼光谱核磁共振:闭壳层NMR、开壳层NMR、考虑自旋-自旋耦合的1H-NMR、NICS、芳香性VCD、MCD、ESR、EPR、自旋-自旋耦合常数、使用NBO与NLMO分析NMR化学位移和EFG贡献来源(教程)极化率与介电常数穆斯堡尔谱(教程):原子核处电子密度、Isomer shifts、quadrupole splitting非线性光学:超极化率、Damped一阶超极化率β、Damped二阶超极化率γ、零频β、光学矫正β、EOEP β、SHG β、零频γ、EFIOR γ、OKE γ、IDRI γ、EFISHG γ、THG γ、TPA γ (教程)等离激元增强双光子吸收(教程)电荷、电子密度分析:QTAIM(Bader)、NBO分析、NBO轨道图NPA电荷,原子部分电荷Mulliken、Hirshfeld、Voronoi形变电荷(教程)、电荷分解分析(CDA)、电偶极矩函数分布曲线:电子密度、动能密度、电子密度拉普拉斯、电子密度梯度、电子密度二阶梯度、静电势、电子轨道、NOCV轨道、NCI、SEDD(教程)函数空间分布图:静电势、范德华表面静电势分布、密度、自旋密度、Spinor:Spin Magnetization Density、RDG函数、ELF、非共价作用NCI、SEDD、基态差分电子密度(教程)、激发差分电子密度(教程)芳香性指数Iring与多中心指数MCI(教程)电荷迁移性:转移积分方法计算分子间载流子迁移(教程)金属-配体电荷转移(MLCT)、激发态电荷转移描述符片段结合引起电子密度迁移:差分电子密度(教程)溶剂化方法:隐式溶剂化COSMO、SCRF、3D-RISM、FDE显式溶剂化:QMMM、多尺度模拟 […]

 
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