J-OCTA分子動力學軟件的案例
庭田科技攜手JSOL與賽默飛世爾科技 共探新材料科技前沿
近日，庭田科技宣布將于2023年10月份攜手JSOL公司與賽默飛世爾科技MSD材料結構部門（原FEI公司），共同舉辦一場以“全生命周期材料解決方案：J-OCTA與AVIZO的多尺度分析”為主題的研討會（原定于8月份的會議由于場地問題調整至10月份）。
此次研討會是科技界一次重要的學術盛事，庭田科技邀請到JSOL公司的Ozawa先生和賽默飛世爾科技的何沛霖先生，他們將深度解析和分享J-OCTA分子動力學軟件與AVIZO圖像分析軟件的最新應用與發展趨勢。
庭田科技以其強大的技術實力和創新精神，堅定地走在科技發展的前沿。此次研討會將為參與者提供一個學習交流的平臺，分享全球最新的科技理念和創新策略，為新材料科技發展注入新的活力。
研討會的重點將集中在兩大軟件解決方案： “J-OCTA分子動力學軟件”和“AVIZO三維數據可視化軟件”。J-OCTA是由JSOL公司開發的杰出分子動力學軟件，專注于新材料微觀結構的精準模擬，為復雜材料提供深度的理論基礎。另一方面，AVIZO軟件作為賽默飛世爾科技的核心產品，是一款功能強大的三維數據可視化工具，廣泛應用于材料科學、生物醫學、地球科學及工業檢測等領域。
庭田科技此次的研討會將于10月24日在上海海鷗千禧大酒店以及10月26日在西安志誠麗柏酒店舉辦。庭田科技期待著來自全國各地的科技研究者和行業精英的參與，共同探討并影響科技行業的未來發展。
庭田科技的這場科技盛會，憑借其前瞻性的主題和豐富的內涵，無疑將在全球科技行業產生深遠影響。庭田科技一直秉承科技創新的理念，推動行業不斷前進。期待庭田科技此次全生命周期材料解決方案研討會，能為全球科技行業的未來發展提供新的視角和啟示。
展開 邀請函｜全生命周期材料解決方案：J-OCTA與AVIZO的多尺度分析研討會
庭田科技有限公司攜手JSOL公司與賽默飛世爾科技MSD材料結構部門（原FEI公司），誠摯邀請您參加10月份的“全生命周期材料解決方案：J-OCTA與AVIZO的多尺度分析研討會”（原定于8月份的會議由于場地問題調整至10月份）。這是一場專業的學術盛會，匯集了新材料及其CAE行業的領先人物，將為您提供前沿知識和優質的交流平臺。
我們榮幸邀請到JSOL公司的Ozawa先生和賽默飛世爾科技的何沛霖先生，他們將現場分享“J-OCTA分子動力學軟件”和“AVIZO圖像分析軟件”的全球最新應用實例。無論您的工作領域是新材料、航空航天、汽車、輪胎、電子封裝材料、生物材料還是核電、鋰離子電池等，我們相信您都將從此次研討會中獲得寶貴的洞見。
請您收到此邀請函后，盡快確認您的參會意愿并完成報名。參會確認及報名表請在7月25日前通過郵件發送至info@anscos.com。如果您有任何疑問，歡迎隨時聯系胡女士，電話：400 633 6258，或聯系我司相應的銷售經理。
我們期待著在研討會上與您的相見。我們深信，這次研討會將對您的工作和研究帶來啟發。在此，我們對您一直以來對庭田科技的關心和支持表示由衷的感謝。期待您的光臨！
展開 前瞻技術｜從物理性質逆推分子結構
眾所周知，采用機器學習方法，基于定量結構-性質關系(QSPR)，可以從分子和晶體結構預測物理性質。現在，「J-OCTA軟件」1可以進行逆分析，利用京都大學長町實驗室開發的mol-infer數據接口，可以實現從物理性質逆推分子結構。這是一種非常新穎的分子結構生成方法，具有廣闊的應用前景。
第一，利用人工神經網絡(Artificial Neural Network, ANN)從分子結構預測物理性質。第二，通過混合整數線性規劃(Mixed Integer Linear Programming, MILP)求解人工神經網絡的逆運算，能夠在相反的方向上執行快速而準確的運算，這是單獨使用人工神經網絡所不可能實現的。
首先，基于1297組數據集訓練分子結構和物理性質之間的關系。圖1展示的是測試過程中使用的分配系數。
圖1. mol-infer的訓練數據集和目標性質（分配系數=10.0）
其次，使用MILP執行逆運算。設目標分配系數為10.0，生成種子分子的圖結構和對應官能團的樹結構（見圖2），用來預測分子結構。
通過「J-OCTA軟件」1預測的分子結構如圖3所示，得到了4種同分異構體。對于預測的分子結構，再次采用正向方法計算其物理性質，結果表明其分配系數為9.8，證明預測的分子結構基本滿足目標物性。
【1】J-OCTA分子動力學軟件 —— 通過對材料從原子級別到微米級別的模擬計算，從本質上理解元素組成和性能之間的關系。軟件可以滿足幾乎所有材料的分析，比如橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質材料等。可將其作為“ 知識發現工具 ”進行靈活運用。
展開 SCIGRESS--分子動力學及多功能分子設計模擬軟件包
SCIGRESS 先進的分子建模和可視化功能使得研究者可以方便的導入多種實驗方法所得的分子結構，也可以輕松的建立一個新的結構。除了豐富的建模工具外， SCIGRESS也提供了強大的計算引擎和全面的分析工具。
分子動力學計算引擎Materials Explorer是由日本FUJITSU公司開發的一種高效的商業化的多用途分子動力學軟件包。Materials Explorer功能非常強大，有63個力場供選擇，可以用來研究有機物、高聚物、生物大分子、金屬、陶瓷材料、半導體等晶體、非晶體、溶液、流體、液體 和氣體的相變、膨脹、壓縮系數、抗張強度、粘度、熱導率、缺陷等。小分子藥物與生物大分子的對接以及小分子藥物的構效關系一直是計算機輔助藥物設計中兩項 非常重要的內容。Scigress繼承了CAChe的功能，提供了這兩項計算功能。此外，Scigress還包括了使用廣泛的半經驗量化計算模塊。通過 Scigress，研究者可以完成掃描分子勢能面，確定化學反應機理，尋找反應過渡態，分析紅外紫外光譜，明確分子軌道中的電子躍遷，常規分子動力學模 擬，計算眾多材料體系的力學與熱力學性質，模擬晶體的外延生長與表面吸附的動態行為，預測小分子在多孔材料中的分布情況，列舉分子的低能構象，建立藥物分 子的構效關系模型，完成小分子藥物與生物靶標的對接等多種科研任務。
SCIGRESS 實現了Client-Server 構架。研究者可以簡便的利用位于Microsoft Windows 平臺下的界面進行建模和結果分析，把大量的計算任務分配到服務器或計算集群中進行。這樣就使得研究者可以對更大的體系進行更精確的模擬計算。
展開 
分子動力學原理及其軟件介紹
3.7 GROMACS
http://www.gromacs.org/
主要針對生物體系，也適當照顧一般化學體系
優點
算法好，計算效率高
界面友好
維護服務好
免費軟件
缺點
兼容性不好
3.8 Materials Explorer
多功能分子動力學軟件
立足于Windows平臺的多功能分子動力學軟件。
庭田科技誠邀您參與10月J-OCTA軟件專題研討會！
導語：作為一款跨尺度分子動力學軟件，J-OCTA能夠從原子級到微米級的范圍內對橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質材料等的開發所需的材料特性進行預測的“材料物性分析軟件”。也可以將其作為“知識發現工具”用來理解那些在實驗中無法完全把握的復雜現象和材料物性。
計算物理學作為探索微觀和納觀世界的規律方法，使研究人員更加細微的掌握復雜材料特性和現象，而這些現象是無法通過實驗結果獲得的。
J-OCTA作為一款跨尺度分子動力學軟件能夠實現從本質上理解材料組分與性能間的關系。更能從原子級到微米級的范圍內對橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質材料等的開發所需的材料特性進行預測。J-OCTA通過在共享平臺上與面向各尺度開發的模擬器合作，為材料設計與新材料開發提供最尖端的技術支持。
（圖1：軟件架構）
J-OCTA作為計算軟件優于其他軟件的地方在于J-OCTA中所有輸入數據和計算結果都對用戶開放，便于定制運算。J-OCTA通過開源多尺度仿真平臺用UDF文本傳遞數據、利用并行求解器+功能擴展及外部擴展器解析，將所有所有功能集成到GUI界面中，為用戶使用提供了較大便利。
（離子液體的MD模擬）
（全原子及粗粒化模型示意圖）
如果您對分子動力學或J-OCTA軟件產生興趣，我們誠摯的邀請您參與我們于10月將開展的《全生命周期材料解決方案：J-Octa 與 Avizo 的多尺度分析研討會》，本次活動我們將攜手JSOL公司與賽默飛世爾科技MSD材料結構部門（原FEI公司）共同舉辦，并匯集新材料及其CAE行業的領先人物，這是一場專業的學術盛會，將為您提供前沿知識和優質的交流平臺。
展開 J-OCTA在材料研發領域的應用
J-OCTA軟件作為分子動力學計算軟件，通過對材料從原子級別到微米級別的模擬計算實現對幾乎所有材料的分析。本文主要講述該軟件在材料研發領域的表現，著重介紹J-OCTA通過建模、求解、分析等功能在材料多尺度仿真方面的重要作用。
使用J-OCTA軟件探索鋰離子電池新材料
它們的相對介電常數以分子內電偶極矩和原子內電子極化為特征。
上述貢獻是通過J-OCTA分子動力學仿真軟件和Gaussian等分子軌道計算工具計算得出，利用Onsager/Kirkwood方程評價相對介電常數的結果如[圖5]所示。
[圖5]PC/C4H8O2S/N2C4H4的相對介電常數
四、生產過程分析
漿料涂布工藝是鋰離子電池制造過程中的核心技術之一。也是非常重要的過程，因為涂覆過程中正負極膜的厚度及其厚度比會影響電池的容量/性能特性等。在涂覆過程中，活性材料、粘合劑和有機溶劑的漿料（具有懸浮固體顆粒的流體）混合后涂覆在用作集電器的金屬箔上，然后溶劑分子通過干燥過程蒸發。
在參考文獻[7]中，使用 J-OCTA 中包含的粗粒度分子動力學方法創建了活性材料、粘合劑和有機溶劑的粗粒度模型，以模擬有機溶劑的蒸發過程。
圖6顯示了跟隨時間推移由溶劑分子蒸發引起的涂膜演變。不難看出，隨著時間的推移，溶劑分子從表面附近的區域蒸發，形成多孔結構。
五、結論
電池中發生的一些現象肉眼可見，例如硅陽極的膨脹，但其原因可追溯到電子尺度上的物理變化，例如硅陽極的鋰化，這是一種多尺度的物理現象。J-OCTA可從各個角度為電池中發生的多尺度現象提供多范圍的仿真技術。
參考文獻
[1] Kejie Zhao、Georgios A. Tritsaris、Matt Pharr、Wei L. Wang、Onyekwelu Okeke、Zhigang Suo、Joost J. Vlassak 和 Efthimios Kaxiras、Nano Lett。2012, 12, 4397−4403
[2] 趙克杰、Wei L. Wang、John Gregoire、Matt Pharr、索志剛、Joost J.
展開 J-OCTA在材料研發領域的應用
J-OCTA軟件作為分子動力學計算軟件，通過對材料從原子級別到微米級別的模擬計算實現對幾乎所有材料的分析。本文主要講述該軟件在材料研發領域的表現，著重介紹J-OCTA通過建模、求解、分析等功能在材料多尺度仿真方面的重要作用。
（圖1：離子液體的MD模擬）
（圖2：全原子及粗粒化模型示意圖）
J-OCTA作為計算軟件優于其他軟件的地方在于J-OCTA中所有輸入數據和計算結果都對用戶開放，便于定制運算。其他商業軟件（如Materials Studio,簡稱MS）的數據通常以二進制格式存取，不會公開，只可作為黑箱使用。
J-OCTA通過開源多尺度仿真平臺用UDF文本傳遞數據、利用并行求解器+功能擴展及外部擴展器解析，將所有所有功能集成到GUI界面中，為用戶使用提供了較大便利。
（圖3：軟件架構）
除此外，J-OCTA在材料研發領域還有很多區別于其他同類軟件的優勢。
1. 速度快：VSOP和LAMMPS在同類軟件中的計算速度較快，用戶可以使用VSOP和LAMMPS進行大規模的計算(原子數超過100K+)，計算效率是MS軟件的N倍（實測N＞5）。
（圖4：由1200萬個粒子組成的大規模復合材料模型）
2. 精度高：J-OCTA的內置工具可以通過量子化學的計算結果對力場參數進行優化。此外，支持EAM（金屬）、PCFF（聚合物）、混合（EAM+LJ）等多種力場。
（圖5：分子二面角勢能優化）
3. 反應快：根據量子化學計算結果，可以在MD(VSOP)中進行反應模擬。J-OCTA內置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：環氧樹脂的固化反應）
4.
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