國際流行化學(xué)軟件介紹課件

國際流行化學(xué)軟件介紹—量化材料篇

北京宏劍公司

2007.07國際流行化學(xué)軟件介紹1材料模擬

80年代中期以來，一些新材料非預(yù)期地被發(fā)現(xiàn)出來，包括高Tc銅氧化物超導(dǎo)體、富勒烯及其衍生物、納米材料、超硬材料、人工低維量子結(jié)構(gòu)材料等。應(yīng)當(dāng)看到，計算和理論對于闡明這些新材料的性能起了重要作用。一些事實表明，理論和方法的進(jìn)步已能對實際材料性能進(jìn)行理論預(yù)測。現(xiàn)在，研究者已處在通過理論計算來“設(shè)計”材料的初期階段。

VASP/MedeA/PHONON

ATK/VNL

MaterialsExplorer

Crystal

Wien2K

CODESSA/AMPAC

PQS

…材料模擬VASP/MedeA/PHONO2

數(shù)據(jù)庫＆其它DNP唯一的一個天然產(chǎn)物源非常全面的化學(xué)數(shù)據(jù)庫ICSD世界上最大的無機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫CRYSTMET無機(jī)材料數(shù)據(jù)庫,包含化學(xué)晶體圖解和文獻(xiàn)目錄數(shù)據(jù)以及與每個研究項目有關(guān)的實驗細(xì)節(jié)的相關(guān)內(nèi)容...

SC-Database極其快速的獲得重要的已發(fā)表的金屬-配體的穩(wěn)定常數(shù)ChemWatchMSDSDatabase世界上最大的獨立的可獲得的MSDSs的數(shù)據(jù)庫TAPP純化合物物理性質(zhì)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫...

JCEsoftware涉及了非常廣泛的化學(xué)課程，從高中到研究生課程都包括在內(nèi)ModelChemlab用戶自定義實驗，滿足特定的實驗課需求…

HSCChemistry世界上使用最廣泛的熱化學(xué)計算應(yīng)用軟件ModelChemlab根據(jù)pH值和吸光率計算平衡常數(shù)…

結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫化學(xué)性質(zhì)及信息數(shù)據(jù)庫化學(xué)教學(xué)軟件熱力學(xué)軟件數(shù)據(jù)庫＆其它DNP唯一的一個3

顯然，模擬化學(xué)的數(shù)值運(yùn)算與計算機(jī)化學(xué)的邏輯運(yùn)算結(jié)合起來進(jìn)行“分子的理性設(shè)計”，將是二十一世紀(jì)化學(xué)的特色之一。并且，她完全順應(yīng)目前倍受化學(xué)界重視和倡導(dǎo)的綠色化學(xué)的思想，使化學(xué)成為與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的、更高境界的化學(xué)。顯然，模擬化學(xué)的數(shù)值運(yùn)算與計算機(jī)化學(xué)的邏輯4北京宏劍公司2007.07謝謝!北京宏5主要功能計算材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)和構(gòu)型計算材料的狀態(tài)方程和力學(xué)性質(zhì)(體彈性模量和彈性常數(shù))計算材料的光學(xué)性質(zhì)；計算材料的晶格動力學(xué)性質(zhì)(聲子譜等)表面體系的模擬(重構(gòu)、表面態(tài)和STM模擬)計算材料的激發(fā)態(tài)(GW準(zhǔn)粒子修正)等等主要功能計算材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)和構(gòu)型6國際流行化學(xué)軟件介紹課件7國際流行化學(xué)軟件介紹課件8目前使用VASP的兩個困難1、因為使用的系統(tǒng)為linux，這就給用戶的操作帶來了一定的困難2、現(xiàn)在使用的Linux版VASP，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。目前使用VASP的兩個困難9MedeA

MedeA-VASP

ViennaAb-Initio模擬軟件包。國際上先進(jìn)的第一原理密度泛函代碼，可在廣泛的范圍內(nèi)研究材料的性質(zhì)。MedeA-Phonon可預(yù)測晶體、分子、點缺陷、表面和界面的晶格振動譜和熱力學(xué)函數(shù)MedeA-GIBBS能計算預(yù)測氣體、氣/固體系、液體、液/固體系和液/氣體系的熱力學(xué)性質(zhì)MedeA-ElectrA可快速計算電子能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、光學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性質(zhì)。InfoMaticAICSDPaulingFileNISTCrystalData功能強(qiáng)大的從實驗得到的結(jié)構(gòu)信息、性質(zhì)和計算結(jié)果中搜索的引擎.該模塊包括含有超過100,000個無機(jī)物實驗晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。InterfaceSearch：根據(jù)結(jié)構(gòu)匹配標(biāo)準(zhǔn)找到異類界面和晶界，涉及到結(jié)構(gòu)搜索、建模和可視化。PrediBondTM:基于鍵和強(qiáng)度標(biāo)預(yù)測催化活性……MedeAMedeA-VASPViennaA10

MaterialsExplorer4.0專業(yè)的材料分子模擬多功能分子動力學(xué)軟件包-結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域研究材料工程的有力工具分子模擬分子動力學(xué)MonteCarlo軟件包CrystalBuilder無機(jī)固體及分子晶體系統(tǒng)SolutionModeler輕松建立隨機(jī)多組分液相或氣相系統(tǒng)LayerCellModel研究異相系統(tǒng)(氣-固界面,固體顆粒邊界等NEVNTVNPHNTP系宗的模擬周期邊界條件評估界面勢能的高級算法外部電子場的應(yīng)用計算能力對X射線和中子衍射的干涉函數(shù);對無定型固體進(jìn)行表征;顯示時間與溫度,壓力,內(nèi)部能量等性質(zhì)的二維圖象；顯示系統(tǒng)的快照，軌跡和動畫；計算Voronoi多面體的數(shù)量和表面數(shù)分析能力MaterialsExplorer4.0專業(yè)的材料分子11計算—NewintegratorHernandez(largertimestep)—大型的輸出文件(2GBorlarger)—輸出文件大小評估分析—熱導(dǎo)性(僅對制陶業(yè))—原子距離—X，Y，Z方向的壓力—動能和勢能圖形—材料平滑度(金屬，塑料等等)—力場外視圖—單元可視影像新勢能—Erkoc(LJ)forthemetalcluster(Cu,Ag,Au,La,Lu,U)—HaliciogluPound(LJ)forthecubicmetal(Al,Ca,Au,Pb,Ni,Pd,Pt,Ag,Cu,Cr,Fe,Li,Mo,W,Na,K)—FlahiveGraham(Morse)forthebccandfccmetal(alpha-Fe,Mo,Nb,Ta,V,W,Ag,Au,Cu,Ir,Pb,Pt,Rh,Ni,Pd)—AMBERParam96,Param98,Param99forprotein,KKYforwater,KleinMcDonaldHFJforHF建模/環(huán)境—聚合物構(gòu)建(包括無定形體，無限鏈)—局部旋轉(zhuǎn)—用戶模板(晶體結(jié)構(gòu)，條件)—勢能分布規(guī)則

MaterialsExplorer4.0采用非平衡分子動力學(xué)方法，能夠以更高的精度算出熱傳導(dǎo)率計算分析圖形新勢能建模/環(huán)境MaterialsExplo12

MaterialsExplorer4.0西安交通大學(xué)多學(xué)科材料研究中心購買ME軟件包，以windows系統(tǒng)為操作平臺，實現(xiàn)從windows到Linux系統(tǒng)跨平臺多CPU并行運(yùn)算，根據(jù)分子動力學(xué)，蒙特卡羅法等方法，解決形狀記憶合金中馬氏體相變機(jī)制等問題。西安交通大學(xué)多學(xué)科材料研究中心成功案例1、XiangdongDing,TetsuroSuzuki,XiaobingRenet.al.,Precursorstostress-inducedmartensitictransformationsandassociatedsuperelasticity:Moleculardynamicssimulationsandananalyticaltheory.PHYSICALREVIEWB74,104111(2006).2、X.D.Ding,T.Suzuki,J.Sunet.al.,Studyonelasticconstantsofteninginstress-inducedmartensitictransformationbymoleculardynamicssimulation.MaterialsScienceandEngineeringA438–440(2006).MaterialsExplorer4.0西安交通13

CRYSTAL06CRYSTAL是研究固態(tài)晶體的最流行程序之一，并且是第一個公開發(fā)布的程序。

CRYSTAL程序使Hartree-Fock，密度泛函或各種混合近似方法，計算周期體系的電子結(jié)構(gòu)。周期體系的Bloch函數(shù)作為原子中心Gaussian函數(shù)的線性組合展開。程序使用了強(qiáng)大的屏蔽技術(shù)研究實空間區(qū)域。代碼可以用來研究分子，多聚物，表面和晶體的物理的、電的和磁的性質(zhì)，使用全電子基組或者包含有效核勢的價基組進(jìn)行限制性閉殼層，限制性開殼層，或者非限制性計算。CRYSTAL06CRYSTAL是研究固態(tài)晶體的最流行程序14

AluminumHydroxides

Diaspore

Bayerite

Gibbsite

Boehmite(SPG=14)

Boehmite(SPG=36)

Boehmite(SPG=63)AluminumHydroxides

15ChemDraw-化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖軟件，是各論文期刊指定的格式。Chem3D-提供工作站級的3D分子輪廓圖及分子軌道特性分析，并和數(shù)種量子化學(xué)軟件結(jié)合在一起。ChemPro-預(yù)測BP、MP、臨界溫度、臨界氣壓、吉布斯自由能、logP、折射率、熱結(jié)構(gòu)等性質(zhì)。ChemFinder-化學(xué)信息搜尋整合系統(tǒng)。是一個智能型的快速化學(xué)搜尋引擎，所提供的ChemInfo信息系統(tǒng)是目前世界上最豐富的數(shù)據(jù)庫之一，包含ChemACX、ChemINDEX、ChemRXN、ChemMSDX，并不斷有新的數(shù)據(jù)庫加入。WebServer

-化學(xué)網(wǎng)站服務(wù)器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。您可將您的ChemDraw、Chem3D作品發(fā)表在網(wǎng)站上。還提供250,000種的化學(xué)品數(shù)據(jù)庫。ChemofficeChemDraw-化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖軟件，Chem3D-提16用密度泛函理論計算固體的電子結(jié)構(gòu)。它基于鍵結(jié)構(gòu)計算最準(zhǔn)確的方案-完全勢（線性）綴加平面波(L)APW+局域軌道(lo)方法。在密度泛函中可以使用局域（自旋）密度近似(LDA)或廣義梯度近似(GGA)。WIEN2K使用全電子方案，包含相對論影響。

WIEN2K2007用密度泛函理論計算固體的電子結(jié)構(gòu)。它基于鍵結(jié)構(gòu)計算WI17

WIEN2K2007功能：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(xì)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(xué)特性，費米面，軌道極化，中心對稱和非中心對稱晶格等等。WIEN2K2007功能：18

ATK是第一原理的電子結(jié)構(gòu)程序，用于研究與半無限電極相連的納米結(jié)構(gòu)體系的電子性質(zhì)。這兩個電極，可以是納米管和金屬，而納米結(jié)構(gòu)體系就是這兩者的交界面區(qū)域。ATK基于非平衡格林函數(shù)技術(shù)，可以對孤立體系和周期性體系進(jìn)行常規(guī)的電子結(jié)構(gòu)模擬，高效、高精度地進(jìn)行幾何優(yōu)化。研究的體系包括金屬-納米管的界面，分子器件，納米管缺陷，原子線等的電特性。VirtualNanoLab使ATK的輸入和輸出更加直觀，工作流程能夠模擬真實的實驗過程，界面非常友好，給用戶帶來很大方便。VirtualNanoLab/AtomistixToolKit

模擬和分析納米級的裝置，進(jìn)行原子尺度的各種性質(zhì)的計算

ATK是第一原理的電子結(jié)構(gòu)程序，用于研究與半19Uniquenessof

Atomistixsoftware

Otherquantumbasedsoftwarecanmodeleither

isolatedmoleculesorperiodicsystemsAtomistixcanmodelcomplexnanostructurescombiningmoleculeswithperiodicsystemsandmacroscopicelements

Atomistix’softwareisunrivaledinmodelingtheelectricalpropertiesofcomplexnanoscalecomponentsandsystems

Gaussian-03VASPUniquenessof

Atomistixsoftwa20Slope1.76planarrotatedTakaoIshidaetal.,

J.Phys.Chem.B106,5886(2002)

C.C.Kaun,B.Larade,H.Guo,PRB67,121411(2003)ResistanceofinsulatingwiresSlope1.76planarrotatedTakaoI21ChangeofConductancewithLengthofWireY.J.Lee,M.Brandbyge,M.J.Puska,J.Taylor,K.Stokbro,P.Ordejon,andR.M.Niemenen.,

Phys.Rev.B69,125409(2004).R.H.M.Smit,C.Untiedt,G.Rubio-Bollinger,R.C.Segers,andJ.M.vanRuitenbeek,PRL91,76805(2003).ChangeofConductancewithLen22eBias:2Volt.Constantelectrondensity(0.02e/a03)surface.Thevoltagedropisshowninaplaneascontours.Bias:2Volt.Changeinelectrondensityfrom0to2V(0.002e/a03).Non-equilibriumforcesThesizeoftheforcesfor1–2Vbias:0.5–1nNDetailsdependonelectrode(100)/(111)Increaseinelectrondensityandbondingbetweenatom2and3Increaseinpositivechargeonatom2Thevoltagedropsbetweenatom1and2123123M.Brandbyge,K.Stokbro,J.Taylor,J.-L.Mozos,andPabloOrdejonPhys.Rev.BRapidComm.67,193104(2003).eBias:2Volt.Bias:2Volt.Cha23Si-SiO2-SiinterfaceSilicon-

-Cristobalite-SiliconSi-SiO2-SiinterfaceSilicon-24PQS

并行量化計算軟件

System&formulaJobtypeSymm.Nbfa4proc.8proc.lacticacidC3H6O3B3PW91/DZVP2-DFTE+FREQC11204.32.9SeP(CH3)3RHF/LargeECs1740.40.2Fe(CO)5B3LYP/m6-31G*OPT(5)b+FREQD3h1868.3--Cr(acac)3C15H21O6CrUB3LYP/LANL2DZOPT(8)b+FREQD32536036C60BLYP/3-21GOPT(8)b+FREQOh5406737閉殼層和開殼層SCF和DFT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-相關(guān)泛函以及用戶自定義的泛函；用上面所有方法進(jìn)行靈活高效的幾何優(yōu)化勢能面掃描、反應(yīng)路徑跟蹤、

布居數(shù)分析、極化率和極化率導(dǎo)數(shù)完整的半經(jīng)驗包Pople型輸入，用于快速產(chǎn)生輸入，并與其它程序兼容所有的主要從頭計算功能均實現(xiàn)并行化

支持Gaussian風(fēng)