國際前沿化學計算模擬工具課件

1、國際前沿化學計算模擬工具國際前沿化學計算模擬工具 國際前沿化學計算模擬工具唯一的一個天然產(chǎn)物源非常全面的化學數(shù)據(jù)庫唯一的一個天然產(chǎn)物源非常全面的化學數(shù)據(jù)庫世界上最大的獨立的可獲得的世界上最大的獨立的可獲得的MSDSs的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫涉及了非常廣泛的化學課程，從高中到研究生課程都包括在內(nèi)涉及了非常廣泛的化學課程，從高中到研究生課程都包括在內(nèi)用戶自定義實驗，滿足特定的實驗課需求用戶自定義實驗，滿足特定的實驗課需求世界上使用最廣泛的熱化學計算應用軟件世界上使用最廣泛的熱化學計算應用軟件根據(jù)根據(jù)pH值和吸光率計算平衡常數(shù)值和吸光率計算平衡常數(shù)國際前沿化學計算模擬工具國際前沿化學計算模擬工具國際前沿化學

2、計算模擬工具主要功能主要功能 計算材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)和構(gòu)型計算材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)和構(gòu)型 計算材料的狀態(tài)方程和力學性質(zhì)計算材料的狀態(tài)方程和力學性質(zhì)(體彈體彈性模量和彈性常數(shù)性模量和彈性常數(shù)) 計算材料的光學性質(zhì)；計算材料的晶計算材料的光學性質(zhì)；計算材料的晶格動力學性質(zhì)格動力學性質(zhì)(聲子譜等聲子譜等) 表面體系的模擬表面體系的模擬(重構(gòu)、表面態(tài)和重構(gòu)、表面態(tài)和STM模擬模擬) 計算材料的激發(fā)態(tài)計算材料的激發(fā)態(tài)(GW準粒子修正準粒子修正)等等等等國際前沿化學計算模擬工具國際前沿化學計算模擬工具國際前沿化學計算模擬工具目前使用目前使用VASP的兩個困難的兩個困難1、因為使用的系統(tǒng)為、因為使用的系統(tǒng)為linux

3、，這就給用戶的操作帶來了一定的困難，這就給用戶的操作帶來了一定的困難2、現(xiàn)在使用的、現(xiàn)在使用的Linux版版VASP，用戶在建模和分析過程中存在很大的不，用戶在建模和分析過程中存在很大的不便，而且必須輔助其他工具才能完成。便，而且必須輔助其他工具才能完成。國際前沿化學計算模擬工具MedeA MedeA-VASP MedeA-PhononMedeA-GIBBS MedeA-ElectrA InfoMaticA ICSD Pauling Crystal Data Interface SearchPrediBond TM國際前沿化學計算模擬工具 分子分子模擬模擬分子動力學分子動力學Monte Car

4、lo 軟件包軟件包計算能力計算能力分析能力分析能力國際前沿化學計算模擬工具計算計算New integrator Hernandez (larger time step)大型的輸出文件大型的輸出文件 (2GB or larger)輸出文件大小評估輸出文件大小評估分析分析熱導性熱導性 (僅對制陶業(yè)僅對制陶業(yè))原子距離原子距離X，Y，Z方向的壓力方向的壓力動能和勢能動能和勢能圖形圖形材料平滑度材料平滑度(金屬，塑料等等金屬，塑料等等)力場外視圖力場外視圖單元可視影像單元可視影像新勢能新勢能Erkoc (LJ) for the metal cluster (Cu, Ag, Au, La, Lu, U)

5、HaliciogluPound (LJ) for the cubic metal (Al, Ca, Au,Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Cu, Cr, Fe, Li, Mo, W, Na, K)FlahiveGraham (Morse) for the bcc and fcc metal (alpha-Fe, Mo, Nb, Ta, V, W, Ag, Au, Cu, Ir, Pb, Pt, Rh, Ni, Pd)AMBER Param96, Param98, Param99 for protein,KKY for water, Klein McDonald HFJ for HF建模

6、建模/環(huán)境環(huán)境聚合物構(gòu)建聚合物構(gòu)建(包括無定形體，無限包括無定形體，無限鏈鏈)局部旋轉(zhuǎn)局部旋轉(zhuǎn)用戶模板用戶模板(晶體結(jié)構(gòu)，條件晶體結(jié)構(gòu)，條件)勢能分布規(guī)則勢能分布規(guī)則 Materials Explorer 4.0采用非平衡分子動力學方法，能夠以更高的精度算出熱傳導率 國際前沿化學計算模擬工具 Materials Explorer 4.0 西安交通大學多學科材料研究中心購買西安交通大學多學科材料研究中心購買ME軟件包，以軟件包，以windows系統(tǒng)為操作平臺，實現(xiàn)從系統(tǒng)為操作平臺，實現(xiàn)從windows到到Linux系統(tǒng)跨平系統(tǒng)跨平臺多臺多CPU并行運算，根據(jù)分子動力學，蒙特卡羅法等方法，并行運算

7、，根據(jù)分子動力學，蒙特卡羅法等方法，解決形狀記憶合金中馬氏體相變機制等問題。解決形狀記憶合金中馬氏體相變機制等問題。西安交通大學多學科材料研究中心成功案例西安交通大學多學科材料研究中心成功案例1、Xiangdong Ding, Tetsuro Suzuki, Xiaobing Ren et. al., Precursors to stress-induced martensitic transformations and associated superelasticity:Molecular dynamics simulations and an analytical theory. PHY

8、SICAL REVIEW B 74, 104111 (2006).2、X.D. Ding, T. Suzuki, J. Sun et. al., Study on elastic constant softening in stress-induced martensitic transformation by molecular dynamics simulation. Materials Science and Engineering A 438440 (2006) .國際前沿化學計算模擬工具 國際前沿化學計算模擬工具 Aluminum Hydroxides Diaspore Bayeri

9、te Gibbsite Boehmite (SPG=14) Boehmite (SPG=36) Boehmite (SPG=63)國際前沿化學計算模擬工具國際前沿化學計算模擬工具 國際前沿化學計算模擬工具鍵能和態(tài)密度，電子密度和自旋密度，X射線結(jié)構(gòu)因子，電場梯度，異構(gòu)體位移，超精細場，自旋極化，X射線發(fā)射和吸收譜，電子能量損失譜，固體的光學特性，費米面，軌道極化，中心對稱和非中心對稱晶格等等。國際前沿化學計算模擬工具 國際前沿化學計算模擬工具 Gaussian-03VASP國際前沿化學計算模擬工具Slope 1.76planarrotatedTakao Ishida et al., J. Ph

10、ys. Chem. B 106, 5886 (2002)C.C. Kaun, B. Larade, H.Guo, PRB 67, 121411 (2003)國際前沿化學計算模擬工具Y. J. Lee, M. Brandbyge, M. J. Puska, J. Taylor, K. Stokbro, P. Ordejon, and R. M. Niemenen., Phys. Rev. B 69, 125409 (2004).R. H. M. Smit, C. Untiedt, G. Rubio-Bollinger, R. C. Segers, and J. M. van Ruitenbeek

11、, PRL 91, 76805 (2003).國際前沿化學計算模擬工具eBias: 2Volt. Constant electron density (0.02 e/a03) surface. The voltage drop is shown in a plane as contours.Bias: 2Volt. Change in electron density from 0 to 2V (0.002 e/a03).The size of the forces for 12 V bias: 0.51 nN Details depend on electrode (100)/(111)In

12、crease in electron density and bonding between atom 2 and 3Increase in positive charge on atom 2The voltage drops between atom 1 and 21 2 31 2 3M. Brandbyge, K. Stokbro, J. Taylor, J.-L. Mozos, and Pablo OrdejonPhys. Rev. B Rapid Comm. 67, 193104 (2003). 國際前沿化學計算模擬工具Silicon - -Cristobalite - Silicon

13、國際前沿化學計算模擬工具PQS System & formulaSystem & formulaJob typeJob typeSymm.Symm.NbfNbfa a4 proc.4 proc. 8 proc.8 proc.lactic acid Clactic acid C3 3H H6 6O O3 3B3PW91/DZVP2-DFT B3PW91/DZVP2-DFT E+FREQE+FREQC C1 11201204.34.32.92.9SeP(CHSeP(CH3 3) )3 3RHF/Large E RHF/Large E C Cs s1741740.40.40.20.2

14、Fe(CO)Fe(CO)5 5B3LYP/m6-31GB3LYP/m6-31G* * OPT(5)OPT(5)b b+FREQ+FREQD D3h3h1861868.38.3-Cr(acac)Cr(acac)3 3 C C1515H H2121O O6 6CrCrUB3LYP/LANL2DZ UB3LYP/LANL2DZ OPT(8)OPT(8)b b + FREQ + FREQD D3 325325360603636C C6060BLYP/3-21G OPT(8)BLYP/3-21G OPT(8)b b + + FREQFREQO Oh h54054067673737閉殼層和開殼層閉殼層和開

15、殼層SCF和和DFT能量、梯度計算，包括幾種初始波函猜測選項；能量、梯度計算，包括幾種初始波函猜測選項；所有流行的交換所有流行的交換-相關(guān)泛函以及用戶自定義的泛函；相關(guān)泛函以及用戶自定義的泛函；用上面所有方法進行靈活高效的幾何優(yōu)化用上面所有方法進行靈活高效的幾何優(yōu)化勢能面掃描勢能面掃描 、反應路徑跟蹤、反應路徑跟蹤 、 布居數(shù)分析布居數(shù)分析 、極化率和極化率導數(shù)、極化率和極化率導數(shù) 完整的半經(jīng)驗包完整的半經(jīng)驗包Pople型輸入，用于快速產(chǎn)生輸入，并與其它程序兼容型輸入，用于快速產(chǎn)生輸入，并與其它程序兼容 所有的主要從頭計算功能均實現(xiàn)并行化所有的主要從頭計算功能均實現(xiàn)并行化 支持支持Gaussi

16、an風格的輸入方式風格的輸入方式 國際前沿化學計算模擬工具 CODESSA是一個高級的，具有全面描述符的定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）和定量構(gòu)性關(guān)系（QSPR）程序，該程序?qū)MPAC和其它QM程序與實驗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起 CODESSA和AMPAC在預測如氣相色譜的保留順序，聚合物的玻璃化溫度，臨界膠束濃度，毒性，沸/熔點，以及閃點等性質(zhì)方面有很大的優(yōu)勢。 國際前沿化學計算模擬工具SAM1，AM1，MNDO，PM3，MNDO/C，MINDO/3，MNDO/dAMPAC GUI可以構(gòu)造分子和圖形顯示全部計算結(jié)果 使用與GaussView相似的圖形用戶界面，可以設(shè)置AMPAC和Gaussian的計算完全兼容Gaussian 03可以多次UnDo/ReDo用于編輯結(jié)構(gòu)在GUI中提交和管理任務(wù)通過完全交互的對話框設(shè)置計算 半經(jīng)驗量子力學程序速度速度 Faster than any competing product for all calculations 可靠性可靠性 More robust than any competing product for all calcula