量子化學的案例
第一性原理、量子化學計算
1，（8月13日-8月16日） LAMMPS動力學實戰(zhàn)班
2，（8月21日-8月24日）第一性原理與vasp實戰(zhàn)班
3，（8月27日-8月30日）量子化學Gaussian理論實踐
4，（9月17日-9月20日）材料模擬實戰(zhàn)課程安排
【主講內(nèi)容】
一、Lammps基礎與原理
二，Lammps大量實例練習賞析（已發(fā)表文章）
三、LAMMPS高級研修及案例操作
一、密度泛函理論基礎 二、催化基礎
三、MS構建表面模型 四、Linux操作命令
五、VASP輸入輸出文件
六、表面吸附 七、過渡態(tài)搜索
八、后處理 九、微動力學模擬
十、光催化入門
十一、光催化計算示例
十二、電催化入門
一、計算化學理論及程序入門操作
二、Gaussian基礎操作及實際計算過程
三、Gaussian進階操作及實際計算過程
四、Gaussian計算實踐專題與應用
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展開 轉：量子化學--在網(wǎng)上求助計算化學問題時的注意事項
另外要說的是，那些將量子化學作為工具研究具體體系的人，必須重視理論的學習，這樣才能自行搞懂程序錯誤的原因。
4 要習慣Trial & Error方法解決程序使用中的問題，別直接就問“xxx關鍵詞怎么用”、“是不是要輸入xxx命令”、“輸出中xxx代表什么意思”之類，要自己多試試、分析、比較，試了也毫無損失，又不是配置炸藥弄不好就爆炸，比起等待別人回復，往往還不如自己去摸索速度更快。
5 Google is your friend。要習慣求助Google，我在網(wǎng)上見過的提問中多半都是可以通過Google找到答案的。尤其是程序運行、編譯出錯這類，把錯誤提示扔進Google一搜，就算不能直接找到管用的解決方法，起碼也能得到諸多有用的提示。另外，書籍、文獻、各類文檔（比如程序手冊、教程）都是你的老師，“不懂就問”這話沒錯，但在問活人之前先要詢問無聲的老師們。
6 要想得到快速、有效的回復，需要選擇合適的求助場所。如果有專門性的討論區(qū)，就不要在通用的討論區(qū)詢問。比如詢問gromacs的問題，就不適合在CCL上面問（CCL是最具影響力的綜合性的計算化學郵件列表），而應當在gromacs官方的郵件列表里問；對于論壇，比如mdbbs、emuch，就應當?shù)絞romacs專屬板塊里問。另外別忘了購買商業(yè)軟件的時候價錢里一般也包含售后服務，一些高難問題，尤其是可能涉及到bug，或者只有開發(fā)者才能說清楚的事情，最好直接聯(lián)系軟件銷售商尋求解決，他們也有義務提供解答。
7 如果提問的問題沒人解答，未必是沒有人懂，而很可能是你的提問方式不對，令別人無法或者不愿意解答，要好好檢查提問是否符合本文提出的諸多要求。如果發(fā)現(xiàn)有不符合之處，建議先自己繼續(xù)琢磨一陣子，如果還是無解，再把問題重新改寫，使之充分滿足本文要求，然后重新發(fā)出來，說不定就有人解答了。
展開 量子點｜日本化學：擴大量子點顯示部件用磷原料產(chǎn)能至目前5倍
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，日本化學工業(yè)株式會社（以下簡稱：日本化學）將把用于制造量子點（Quantum Dot ，簡稱QD）顯示部件的磷原料產(chǎn)能提高至目前的五倍。量子點顯示部件市場正在以歐美和中國為中心，向全球范圍內(nèi)不斷擴大。日本化學將在其福島第二工廠（福島縣三春町）的磷生產(chǎn)線上增設特殊設備。項目施工將于2021年底開始， 2022年下半年開始運營。投資額將達到約8億日元（約人民幣4477萬元）。
特殊容器中的量子點用磷材料（圖片來源：日本化學提供）
據(jù)日媒日刊工業(yè)新聞報道，日本化學在全球量子點用磷原料市場上占有70-80%的份額，并在積極應對韓國三星集團和中國制造商等日益增長的需求。
量子點是小于10納米（納米為十億分之一）的半導體顆粒，由鎘和銦基材料組成。日本化學為量子點提供的磷原料為磷化氫衍生物（磷基衍生物），相關產(chǎn)品有5種以上。在溶劑應用中使用兩種材料。日本化學在該產(chǎn)品群的全球市場中份額為70-80%（基于日本化學調查）。福島第二工廠在30多年前就開始生產(chǎn)磷化氫衍生物，并在2014年開始提供量子點制造用磷原料。隨著量子點顯示部件市場的快速擴張，日本化學仔細研究相關產(chǎn)品的生產(chǎn)線結構，判斷出通過增加中間設備，可大幅提高生產(chǎn)能力，甚至能達到目前水平的五倍。
展開 基于Gaussian高精度熱力學方法計算胺類分子的pKa
關鍵詞：pKa,高精度熱力學計算，DFT，Gaussian，量子化學
胺類化合物在化學、藥物化學和生物化學中扮演著重要角色，它們不僅廣泛應用于藥物設計、催化反應、環(huán)境污染治理等領域，而且其酸堿性質直接影響分子的溶解度、生物利用度和代謝途徑。因此，準確預測胺類分子的 pKa 值，對于理解其酸堿行為和調控其化學反應性具有重要意義。pKa 值反映了分子在水溶液中的酸性或堿性強度，通常通過實驗測定，但實驗方法常常受到溶劑效應、溫度、離子強度等因素的影響，且對于復雜分子的測定具有較大的挑戰(zhàn)。因此，基于量子化學計算的理論預測成為了近年來研究的熱點之一，尤其是高精度計算方法如Gaussian軟件的應用，提供了一種可靠的理論工具。
胺類分子通常包含氮原子，并具有一個或多個可接受氫離子的氨基團。胺類分子的酸堿性質通常表現(xiàn)為其在水溶液中與氫離子（H?）的結合或解離過程，即酸堿平衡反應。例如，一級胺（RNH?）在水中與氫離子反應形成銨離子（RNH??）。在該過程中，胺類分子通過質子化作用（氫離子結合）表現(xiàn)出堿性。胺類分子的 pKa 值定義為其氨基團解離（或接受氫離子）的酸堿平衡常數(shù)。
胺類分子的 pKa 值受到多種因素的影響，包括分子的結構（如取代基、環(huán)結構、電子效應等）、溶劑的極性、溫度和分子的構象變化等。通常，胺類化合物的 pKa 值范圍從 9 到 12 左右，但這一范圍會因分子內(nèi)部的電子效應、氫鍵作用等因素而有所變化。準確預測這些值不僅有助于理解胺類分子的酸堿性，還能幫助設計更具生物活性的分子或優(yōu)化分子在水相中的穩(wěn)定性。
Gaussian 軟件是目前最廣泛使用的量子化學計算工具之一，它能夠通過各種量子化學方法模擬分子的結構、性質以及反應機理。
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量子化學gaussian網(wǎng)絡直播研修
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第一性原理、量子化學、材料模擬。軟件實戰(zhàn)
第一性原理、量子化學、材料模擬。軟件實戰(zhàn)
科學家發(fā)現(xiàn)重化學元素 能夠突破量子力學理論！
佛羅里達州立大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，量子力學的理論并不足以解釋元素周期表一些稀有重元素。相反，另一個著名的科學理論——愛因斯坦的相對論，能夠解釋元素周期表最后一些元素的性質。
該研究發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》雜志上。
量子力學本質上是能夠解釋分子的基本規(guī)則和完全解釋元素周期表上大部分的元素的化學性質。但是，佛羅里達州立大學化學教授homas Albrecht-Schmitt發(fā)現(xiàn)，這些規(guī)則就元素周期表那些不太知名的重元素而言會被愛因斯坦的相對論推翻。
homas Albrecht-Schmitt教授
“這就像是在另一個宇宙，因為這是你在日常元素看不到的化學”Albrecht-Schmitt說。
這項研究花了三年多完成，涉及元素周期表的元素锫，Bk。佛羅里達州立大學和總部在佛羅里達州立大學的國家高磁場實驗室24個研究者參與該實驗，Albrecht-Schmit制造的锫化合物表現(xiàn)出不尋常的化學性質。
他們沒有遵循量子力學的正常規(guī)則。
具體來說，锫原子周圍的電子沒有像較輕的元素如氧、鋅或銀那樣安排自己的組織方式。通常情況下，科學家們期望看到電子都面向同一個方向排列。就像鐵充當磁鐵一樣。
然而，這些簡單的規(guī)則不適用于元素锫及后面元素，因為有一些電子與科學家們預測的排列相反。
Albrecht-Schmitt和他的團隊意識到愛因斯坦的相對論實際上可以解釋他們在锫化合物所看到的。根據(jù)相對論，運動越快，質量越重。因為這些重原子的原子核是高度帶電的，電子接近光速運動。這使他們變得比正常重，適用于電子行為的典型規(guī)則開始打破。
Albrecht-Schmit說t當他和他的團隊開始觀察到該過程這是“令人興奮的”。
展開 科研常用的十六大繪圖軟件！
Gaussian Client：量子化學計算軟件Gaussian 98W的客戶端界面，直接在Chem3D運行Gaussian，并提供數(shù)種坐標格式。（需要安裝Gaussian 98W）
CS GAMESS：量子化學計算軟件GAMESS的客戶端界面，直接在Chem3D運行GAMESS的計算。（需要另外獲得GAMESS）
MOPAC Pro：Fujitsu的量子化學計算軟件MOPAC已內(nèi)含在Chem3D Ultra內(nèi)，搭配Chem3D的圖形界面。分子計算的方法有AM1、PM3、MNDO、MINDO/3和新的MINDO/d。 可以計算瞬時的幾何形狀及物理特性等。
13 ChemFinder
ChemFinder（化學信息搜尋整合系統(tǒng)），可以建立化學數(shù)據(jù)庫、儲存及搜索，或搭配ChemDraw、Chem3D使用，也可以使用現(xiàn)成的化學數(shù)據(jù)庫。
ChemFinder是一個智能型的快速化學搜尋引擎，所提供的ChemInfo是目前世界上最豐富的數(shù)據(jù)庫之一。
官方網(wǎng)站：http://www.cambridgesoft.com/software/ChemOffice
14 ACD/ChemSketch
ChemSketch是高級化學發(fā)展有限公司(ACD)設計的用于化學畫圖用軟件包，該軟件包可單獨使用或與其他軟件共同使用。該軟件可用于畫化學結構、反應和圖形。
展開 聚合物材料模擬：概述和實例
已經(jīng)提出了使用FAMD和量子化學計算估計此參數(shù)的方法。
圖4（左）顯示了使用DPD計算的聚電解質和水的相分離結構，圖4（右）顯示了使用平均場方法計算的三組分聚合物系統(tǒng)的相分離（核/殼）結構。目標空間尺度為幾百納米。
圖4. 左圖：DPD計算的聚電解質相分離結構，右圖：平均場方法計算的三聚合物組分相分離結構
5、爬行動力學
通過將聚合物鏈以交纏點之間的分子量為單位進行粗粒化，可以計算基于聚合物鏈交纏結構的爬行動力學。方法包括滑動鏈模型和原始鏈網(wǎng)絡（PCN）模型。近年來，滑動彈簧模型[7]能夠將聚合物鏈交纏效應添加到DPD中。
圖5是聚異戊二烯（分子量約48,800）的G'（存儲模量）和G"（損耗模量）的評估。快照中的彎曲點對應于交纏點。
圖5. 通過PCN評估粘彈性（左圖：快照，右圖：主曲線）
6、連續(xù)體模型
使用DPD和平均場方法獲得的相分子結構，可以基于連續(xù)體模型進行有限元方法（FEM）計算，以評估平均彈性模量和熱導率等物理性能。各組分的材料性能作為參數(shù)輸入。圖6（左）顯示了在將變形施加到圖4（右）中獲得的相分離結構時，界面處的應變能分布；圖6（右）顯示了在聚合物中通過DPD獲得的納米填料分散結構進行熱傳導計算時的熱通量分布。圖6中的計算基于某種模擬得到的結構，但還有其他方法可以利用結構，如使用散射試驗或CT的數(shù)據(jù)，或通過創(chuàng)建虛擬結構對物理性能和結構之間的關系進行數(shù)值實驗。
圖6. 通過有限元方法評估力學性能
（左圖：相分離結構中的應變能分布，右圖：納米填料分散結構中的熱通量分布）
7、J-OCTA中包含的引擎（求解器）
對于量子化學和密度泛函理論，J-OCTA捆綁了SIESTA和ABINIT-MP，并提供了與Gaussian等的接口。
展開 gaussian-cp2k-lammps-reaxff 專題
應新老客戶的培訓學習需求，特舉辦“CP2K從頭算分子動力學模擬、Gaussian量子化學計算、LAMMPS分子動力學模擬、ReaxFF反應力場開發(fā)”系列專題培訓課程，本次培訓的主辦方為北京軟研國際信息技術研究院，承辦方為互動派（北京）教育科技有限公司，具體通知如下：
二、培訓特色：
本次計算課程專門為化學、材料科學領域量身打造，共分為四個專題，采用全方位的課程體系設計，在線直播教學，課后提供無限次回放視頻，發(fā)送全部案例資料，建立永不解散的課程群，在班級群內(nèi)可以和相同領域內(nèi)的老師同學長期互動交流問題，讓學習不再是一個人的孤獨求索。
快如閃電----圖靈超算工作站
，例如 電磁仿真、結構仿真計算、量子化學計算，計算過程依然緩慢，通常工作站配備雙Xeon計算架構，增強多核并行計算能力，實際情況：配備足夠多的核， CPU性能發(fā)揮不出來
（2）在大型三維設計與仿真應用優(yōu)勢
設計模型卡頓，再好的專業(yè)圖卡，也沒用，換更貴高端圖卡+雙Xeon的機器，還是不行，主要原因 三維圖形生成最關鍵是幾何定點計算，每秒24幀，復雜模型數(shù)據(jù)太大，這種計算全靠cpu單核計算，GT400M提供最高4.8GHz，性能優(yōu)異保證模型無卡頓，另外配備高端顯卡，保證紋理貼圖，渲染更高效
（3）8K視頻后期處理完美無敵
8K視頻數(shù)據(jù)量實在巨大（存儲通常要求在80TB以上），對硬件設備要求在計算、硬盤io、存儲容量價高，24核無法勝任，48核處理器但頻率低，編碼解碼慢
該機型高頻+多核，完美保證8K視頻后期處理。
展開 
34倍計算加速！新思科技×英偉達多項硬核科技成果亮相GTC 2026
近日，新思科技分享了多個重磅案例：
1.應用材料公司正與新思科技和英偉達合作，通過加速材料建模推進人工智能和量子化學的研發(fā)。借助新思科技 QuantumATK? 與英偉達 cuEST 的全新集成功能，應用材料公司的早期結果顯示，與在 CPU 上運行的開源模型相比，復雜量子化學工作負載的運行速度有望提升 30 倍。此前，應用材料公司利用英偉達 GPU，針對包含約 25000 個原子的多納米非晶系統(tǒng)，實現(xiàn)了比多核 CPU 快 8 倍的模擬速度。
應用材料公司正與新思科技和英偉達合作，加速材料工程創(chuàng)新，從而顯著提升先進半導體器件的能效性能。這項合作使我們能夠大幅縮短原子尺度材料行為模擬的運行時間，從而幫助整個行業(yè)更快地將芯片設計突破推向市場。
Gary Dickerson
總裁兼首席執(zhí)行官
應用材料公司
2.本田公司通過 Ansys Fluent? 流體仿真軟件上的 GPU 加速實現(xiàn)了此前 CPU 無法達到的非穩(wěn)態(tài)、大規(guī)模高保真 CFD。
與基于 1920 個云 CPU 核心的方案相比，我們使用四個 GB200 GPU 實現(xiàn)了 34 倍的計算速度提升，并將成本降低了 38 倍。通過與新思科技的緊密合作，本田正在加速將其 CFD 模擬從 CPU 向 GPU 遷移。這一進展使我們能夠在兼顧環(huán)境因素的同時，以合理的成本為客戶提供更安全、更高質量的產(chǎn)品。
Yusuke Uda
助理首席工程師
本田公司
Astera Labs 在 AWS 上使用英偉達 Blackwell GPU 運行新思科技 PrimeSim，加速面向 AI 互聯(lián)的先進芯片設計
隨著人工智能規(guī)模化發(fā)展，對高速互連的需求日益增長，以近乎零延遲的方式傳輸海量數(shù)據(jù)變得尤為重要。為此，配備超高速 SerDes 接口的先進芯片需要進行大量電路級仿真。
展開 J-OCTA在材料研發(fā)領域的應用
精度高：J-OCTA的內(nèi)置工具可以通過量子化學的計算結果對力場參數(shù)進行優(yōu)化。此外，支持EAM（金屬）、PCFF（聚合物）、混合（EAM+LJ）等多種力場。
（圖5：分子二面角勢能優(yōu)化）
3. 反應快：根據(jù)量子化學計算結果，可以在MD(VSOP)中進行反應模擬。J-OCTA內(nèi)置GUI可以簡單便捷地設置反應位點。更重要的是，計算效率是MS軟件的幾十倍（1天vs2個月），物超所值！
（圖6：環(huán)氧樹脂的固化反應）
4. 界面：J-OCTA利用SIESTA(基于原子軌道基底的DFT計算軟件)作為內(nèi)置的界面能計算工具，可以預測分子和固體表面之間的界面能，以此來確定LJ勢。
（圖7：界面能和勢能優(yōu)化的DFT計算）
5. 建模：J-OCTA可以通過將珠簧模型(Kremer-Grest)反向映射為全原子模型來建立無定形結構。該功能可以顯著提高聚合物的構建效率。
（圖8：利用反向映射建立無定形結構）
6. 流變：具有獨特的“流管模型”，可用來模擬流變特性。只能在J-OCTA中通過PASTA、NAPLES和VSOP-DPD實現(xiàn)。利用VSOP-DPD，可以用相分離和填料分散來評價熔融聚合物的動力學特性。
（圖9：利用原語鏈表網(wǎng)絡模型預測熔融聚合物粘彈性）
7. 介觀：對于介觀尺度上的模擬，尤其是SCF或DPD，J-OCTA顯著優(yōu)于其他軟件，其求解器功能強大且效率很高。
8. 粗粒化：J-OCTA支持粗粒化勢能的自動推算功能。同時支持反向映射函數(shù)功能，可以從SCF縮放成MD或FEM模型。其中從SCF到MD的反向映射很少見，該功能可以簡單便捷地構建界面結構。
（圖10：利用SCF得到的相分離結構導入為FEM模型）
9.
展開 Wolfram + ChatGPT -> 化學超人
化學教育工具
Wollfram 語言 - 化學
計算機化學
Wolfram|Alpha - 化學
解決化學問題
主題涵蓋：酸和堿、原子、化學反應、化學溶液、依數(shù)性質、濃度、轉化、平衡、氣體、動力學、分子、量子化學、結構與鍵合以及熱力學。
ChatGPT + Wolfram
香港科技大學Chem. Mater.：固態(tài)電解質理論研究取得進展
【成果簡介】
近日，香港科技大學Francesco Ciucci課題組利用量子化學計算系統(tǒng)研究了Li、Na、Ca、Mg等金屬硼氫化物的熱力學性質及其在電化學氧化條件下與電極的適配性，并在Chem. Mater.上在線發(fā)表了題為” Metal-borohydrides as electrolytes for solid-state Li, Na, Mg and Ca batteries: a first-principles study”的研究論文。[4]該研究表明金屬硼氫化物在高氧化電位下熱力學不穩(wěn)定，但其分解產(chǎn)物具有較高的電化學窗口，因此可以限制電解質膜的進一步分解，基于此結果作者提出了界一種界面穩(wěn)定化機制并預測Li、Na硼氫化物的宏觀電化學窗口可達5V。作者還研究了金屬硼氫化物機械性能并發(fā)現(xiàn)其具有較低的剪切模量，因此其與純金屬電極的機械適配性較差，較難抑制枝晶生長。通過關聯(lián)陰離子轉動能壘與實驗觀測到的離子超導相變溫度（superionic phase transition temperature），作者提出了摻雜異半徑陰離子提高離子電導率的方法并得到了實驗驗證。
【圖文解讀】
圖1 （a）幾種常見硼氫化物陰離子結構；（b）Li2B12H12的晶體結構
通過計算大量可能存在的相，作者構造了Li、Na、Ca、Mg硼氫化物的熱力學相圖。此前實驗中發(fā)現(xiàn)的幾種物質被發(fā)現(xiàn)是穩(wěn)定相（LiBH4等）或亞穩(wěn)相（Li2B10H10等）。在Li、Na、Ca、Mg中，只有Na的硼氫化物與Na金屬之間穩(wěn)定，Li、Na、Ca的硼氫化物均會與其對應的金屬負極反應。
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