理論化學(xué)的案例
4月23-26日 北京 | Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計算理論與工程應(yīng)用專題
一、專題目標(biāo)：
通過理論與工程實例相結(jié)合的方式進行講解，掌握利用Fluent軟件對工程中的組分?jǐn)U散、化學(xué)反應(yīng)、燃燒等物理現(xiàn)象進行建模與仿真計算
二、工程案例：12個工程案例
三、典型問題：組分?jǐn)U散、體積反應(yīng)、燃燒、表面反應(yīng)、多相反應(yīng)、污染物預(yù)測。
四、知 識 點：組分輸運模型、燃燒模型的選擇及參數(shù)設(shè)置、污染物模型參數(shù)設(shè)置。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)重化學(xué)元素 能夠突破量子力學(xué)理論！
佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，量子力學(xué)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(xué)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(zhì)。
該研究發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》雜志上。
量子力學(xué)本質(zhì)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(xué)性質(zhì)。但是，佛羅里達(dá)州立大學(xué)化學(xué)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(xué)”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(dá)州立大學(xué)和總部在佛羅里達(dá)州立大學(xué)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(xué)性質(zhì)。
他們沒有遵循量子力學(xué)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(xué)家們期望看到電子都面向同一個方向排列。就像鐵充當(dāng)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(xué)家們預(yù)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(zhì)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(dāng)他和他的團隊開始觀察到該過程這是“令人興奮的”。
展開 ACS Nano：化學(xué)有序原子壓層材料(i?MAX)的起源：通過理論/實驗方案擴展元素空間
合成的(Mo2/3Sc1/3)2GaC和(Mo2/3Y1/3)2GaC材料證實了理論預(yù)測，并且使用STEM和XRD進行的結(jié)構(gòu)表征確認(rèn)了M層內(nèi)的面內(nèi)化學(xué)有序性、A層的類Kagome?有序性以及具有空間群Cmcm的正交晶體結(jié)構(gòu)。同時，研究人員希望能在這一化學(xué)有序四元層壓材料系列中對M和A位置上進行進一步的元素替換，同時，已經(jīng)合成出了44種i-MAX相中的9種材料，毫無疑問，這將有助于探索其更有利的性能。基于i-MAX相作為2D MXenes的母體材料這一性質(zhì)，研究人員也期望擴大MXene成分范圍。
文獻(xiàn)鏈接：Origin of Chemically Ordered Atomic Laminates (i?MAX): Expanding the Elemental Space by a Theoretical/Experimental Approach（ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.8b01774）
來源：材料人 編譯：杜成江
展開 【9月4日-9月7日 北京】Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計算理論與工程應(yīng)用專題
一、給方法解決以下關(guān)鍵問題：
1、仿真分析結(jié)果主要在于經(jīng)驗積累，12年以上工程應(yīng)用專家?guī)愦鹨山饣?2、有效掌握Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計算理論與工程方法+實操模型訓(xùn)練
3、所有實例緊緊圍繞Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計算理論與工程為核心目標(biāo)，進行實操模擬訓(xùn)練
二、18個實例模型貼近工程實戰(zhàn)操作：
實例01：煙道氣擴散過程計算
實例02：氣體燃燒室燃燒計算
實例03：使用zimont完全預(yù)混模型模擬燃燒
實例04：煤粉燃燒模擬
實例05：同軸燃燒室部分燃燒模擬
實例06：PDF燃燒模擬
實例07：化學(xué)氣相沉積（CVD）過程仿真計算
實例08：甲烷催化燃燒模擬計算
實例09：SNCR脫硝過程模擬計算
實例10：內(nèi)燃機液滴燃燒模擬
實例11：焦炭多步反應(yīng)過程模擬
實例12：煤粉顆粒燃燒
實例13：霧化噴嘴噴霧過程模擬
實例14：真空輻射模擬
實例15：玻璃房采暖過程模擬
實例16：燃燒模型+輻射模型聯(lián)合模擬
實例17：用Moss-Brookes方法模擬煙灰生成模擬
實例18：氣體燃燒爐內(nèi)污染物形成模擬計算
三、本質(zhì)問題與差異化：
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
2、關(guān)注計算結(jié)果：把仿真分析結(jié)果運用到產(chǎn)品中是核心理念
3、師資與專屬權(quán)：7000+多學(xué)員反饋、提煉的精選內(nèi)容與實例，形成版權(quán)課程體系
4、問題響應(yīng)參與：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應(yīng)
5、效果保障措施：所有學(xué)員提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
四、增值服務(wù)：
持本人學(xué)生證或教師證享有9折優(yōu)惠；
一個單位同時報名2人享有9折優(yōu)惠；
一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠
展開 
重大突破：我國首次觀測到“幾何相位”效應(yīng)！
大連化物所等首次觀測到化學(xué)反應(yīng)中的“幾何相位”效應(yīng)
“幾何相位”效應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)的影響也是理論化學(xué)和物理化學(xué)領(lǐng)域一個長期備受關(guān)注的重要科學(xué)問題。在最簡單的化學(xué)反應(yīng)體系H+H2中，電子基態(tài)和第一電子激發(fā)態(tài)勢能面之間存在典型的錐形交叉。由于該體系只包含三個原子，可以采用目前的計算方法和計算資源，在理論上對其進行精確的描述。因此，H+H2反應(yīng)及其同位素取代反應(yīng)一直是用來研究“幾何相位”效應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)影響的模型體系。在過去的幾十年間，許多國際上著名的科學(xué)家進行了大量的研究工作。然而，由于實驗和理論上存在的巨大挑戰(zhàn)，該問題一直以來沒有得到令人信服的結(jié)論。
該項研究工作得到國家自然科學(xué)基金委動態(tài)化學(xué)前沿研究中心項目、中科院先導(dǎo)B項目和科技部有關(guān)項目的大力支持。（來源：大連化物所）
展開 關(guān)于分子動力學(xué)模擬的入門書籍
入門之后，如果希望自己通過一些量子化學(xué)的計算結(jié)果去調(diào)整和修改現(xiàn)有的力場，那么需要能看懂其他人的代碼，這種時候很可能會需要能讀懂 Fortran 的代碼。如果自己喜歡做一些簡化模型自己弄著玩，用 Python 之類的寫起來是簡單，但是效率太低，還是需要會一點點 C 或者 C++，當(dāng)然語言只是一方面，更重要的是自己要結(jié)合實際的體系做一些最簡單的優(yōu)化。
相比起書籍來，還可以關(guān)注一些做模擬的學(xué)術(shù)們聚集的論壇和社區(qū)，例如：小木蟲、分子模擬論壇、ResearchGate 等等。
參考書的話，其實有很多，不過到底看哪方面的內(nèi)容就要靠自己了：
分子模擬方面的經(jīng)典書籍：Understanding molecular simulation: From algorithms to applications 和 Molecular Modelling - Principles and Applications ，兩本書的側(cè)重點有些不同。
中文書籍：《分子模擬的理論與實踐》《計算化學(xué)——從理論化學(xué)到分子模擬》中的部分章節(jié)；
偏統(tǒng)計和計算物理方面：Statistical Mechanics: Algorithms and Computations。
展開 分子動力學(xué)模擬的入門書籍 [推薦]【轉(zhuǎn)】
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轉(zhuǎn)自知乎。原帖鏈接：http://www.baidu.com/link?url=Qmnn8-SZeqtuoQM2PgtojTIzgxERToPjRMUg5tmiyCU1NLPkbFfgnCuLCN5XwfQo&wd=&eqid=c26ed11d00005cac0000000355c1ccd1
展開 基于Gaussian的IRC方法研究有機小分子的裂解過程
通過過渡態(tài)搜索與IRC路徑分析，可以全面揭示反應(yīng)過程中結(jié)構(gòu)與能量的演變規(guī)律，為理解分子反應(yīng)機制提供了重要理論依據(jù)。該方法為研究復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)提供了一種高效且可靠的計算手段。
最后，如果您對于該案例感興趣，歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)，獲取完整的案例支持與個性化定制解決方案！
Gaussian16的安裝與使用
在化學(xué)和分子模擬的世界里Gaussian16是一款廣泛使用的量子化學(xué)軟件，它為研究人員提供了強大的工具來進行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化和其他復(fù)雜計算。無論您是研究新分子的性質(zhì)，還是優(yōu)化現(xiàn)有分子的結(jié)構(gòu)，Gaussian16都能夠為您的工作提供精確的計算結(jié)果和深刻的洞見。
本教程將引導(dǎo)您完成Gaussian16的安裝過程，并介紹如何使用該軟件優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)。首先，我們將詳細(xì)說明如何在您的計算機上安裝Gaussian16，包括所需的系統(tǒng)配置和安裝步驟。接著，我們將展示如何使用Gaussian16進行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過調(diào)整分子的幾何構(gòu)型以找到其能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)。
Gaussian16以其高效的算法和精確的計算能力，幫助您在分子模擬和理論化學(xué)研究中取得突破。跟隨我們的教程，您將能夠順利安裝Gaussian16，并熟練掌握其結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，為您的科研工作奠定堅實的基礎(chǔ)。
Gaussian16的安裝
先檢查shell的版本：
echo $SHELL
如果顯示：
/bin/bash
則說明使用的是bash。下載對應(yīng)版本的Gaussian壓縮包。
使用tar -jxvf G16-A03-AVX2.tbz命令解壓Gaussian16的壓縮包，在本教程中解壓路徑為/root/autodl-tmp/student1，涉及路徑的命令請根據(jù)實際情況修改。
展開 一文了解制約高純石英砂應(yīng)用的13種雜質(zhì)元素
小結(jié)
石英理論化學(xué)組成是SiO2，但是在自然界不存在純SiO2石英，或多或少都包含一些雜質(zhì)元素，而雜質(zhì)含量及賦存狀態(tài)是決定石英晶體能否成為高純石英的重要制約因素，也是影響高純石用砂應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
另一方面，高純石英砂純度與原料中雜質(zhì)元素含量高低并不是簡單的對應(yīng)關(guān)系，而是與原料工藝礦物學(xué)特征所決定的雜質(zhì)可選性密切相關(guān)。
對此應(yīng)加強對石英礦物學(xué)的基礎(chǔ)研究，詳細(xì)查明雜質(zhì)元素在石英晶體內(nèi)部的賦存狀態(tài)、數(shù)量和分布特征；并改進共伴生獨立礦物分選、包裹體雜質(zhì)分離和晶格雜質(zhì)脫除加工高純石英技術(shù)，從而提升高純石英砂的純度及應(yīng)用。
參考資料：
楊曉勇等.高純石英的研究進展及發(fā)展趨勢
魏奎先等.高純石英砂制備技術(shù)研究進展
馬超等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進展
劉加威.石英砂焙燒－酸洗除雜工藝研究
侯清麟等.石英砂結(jié)構(gòu)組成性雜質(zhì)剔除技術(shù)現(xiàn)狀
趙動.去除微小氣液包裹體制備高純石英砂的研究
張洪武.石英礦中Al/Fe/氣液包裹體強化去除制備高純石英砂實驗研究
展開 2019年能源類EI期刊快速發(fā)表，EI期刊JA檢索，EI源刊發(fā)表，英文EI期刊發(fā)表
(1)收錄的專業(yè)
①首選專業(yè)
化學(xué)工程:生物技術(shù)、燃料技術(shù)、塑料及聚合物工程;
土木工程:建筑工程、環(huán)境工程、結(jié)構(gòu)工程、水源及處理;
電工電子:聲學(xué)、通訊、計算機、數(shù)據(jù)處理、照明工程、信息技術(shù)、儀表設(shè)備及控制工程;
機械:航空航天技術(shù)、自動化工程、低溫技術(shù)、水利學(xué)及流體力學(xué)、制造技術(shù)、海洋工程、核技術(shù)、電廠、鐵路工程、熱工和真空技術(shù);
冶金和材料工程:陶瓷、復(fù)合材料、腐蝕、焊接、采礦和石油工程。
②除了以上專業(yè)以外，一些新興的學(xué)科也是Ei數(shù)據(jù)庫收錄的重點。
③有選擇地收錄農(nóng)業(yè)工程、生物工程、能源、工程地質(zhì)、食品工程、工業(yè)工程、水下工程、紡織、運輸。
④還選擇收錄一些與工程和應(yīng)用科學(xué)有關(guān)的專業(yè)，這些專業(yè)是:應(yīng)用化學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用物理、應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)、大氣科學(xué)、地球科學(xué)、人類工程學(xué)和工程管理學(xué)。
⑤在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，Ei只收錄與工程和應(yīng)用有關(guān)的文獻(xiàn)，純粹理論，如生物學(xué)理論、化學(xué)理論、地質(zhì)理論、純數(shù)學(xué)的物理學(xué)都不在其內(nèi)。
(2)讀者對象是:工程師、科學(xué)家、技術(shù)管理人員以及大學(xué)生。
(3)優(yōu)先收錄美國、英國、澳大利亞等國出版的期刊，其次是西歐、日本和俄羅斯出版的期刊，最后是其它國家出版的一些重要期刊。
(4)優(yōu)先收錄原文為英文的期刊。對于原文為非英文的期刊，Ei要看英文題目和文摘是否通暢，是否能表達(dá)原文的主題概念。
展開 
化學(xué)與刑事科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系
化學(xué)與刑事科學(xué)技術(shù)的關(guān)系
刑事科學(xué)技術(shù)也稱物證技術(shù)、法庭科學(xué)，是公、檢、法及安全機關(guān)依據(jù)刑事訴訟法，查明事件性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)犯罪、揭露犯罪、證實犯罪的科學(xué)技術(shù)手段與方法。其主要分支學(xué)科包括：痕跡檢驗技術(shù)，文件檢驗技術(shù)，刑事攝影技術(shù)，刑事化驗技術(shù)，法醫(yī)檢驗技術(shù)，生物物證檢驗技術(shù)等。
化學(xué)是研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律的科學(xué)，這也是化學(xué)變化的核心基礎(chǔ)。現(xiàn)代化學(xué)下有五門二級學(xué)科：無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)與高分子化學(xué)。
世界是由物質(zhì)組成的，化學(xué)則是人類認(rèn)識和改造世界的重要方法和手段之一，它是歷史悠久又富有活力的學(xué)科，它的成就是社會文明的標(biāo)志。從開始使用火的原始社會，到使用人造物質(zhì)的現(xiàn)代社會，人類都享用化學(xué)成果，人類社會得以不斷提高和進步，有賴于科學(xué)的發(fā)展，而化學(xué)的貢獻(xiàn)功不可沒。同樣，犯罪現(xiàn)場必然是由形形色色的物質(zhì)組成的。它的發(fā)展與化學(xué)息息相關(guān)，它的發(fā)展也將為推動法庭科學(xué)的進步作出重大貢獻(xiàn)。
法庭科學(xué)離不開犯罪現(xiàn)場，現(xiàn)場上得到的物質(zhì)、痕跡及各種證據(jù)，都要涉及各種物質(zhì)或者需要用化學(xué)方法（包括儀器分析方法）來鑒定，大部分是化學(xué)研究的對象，所以，可以說，法庭科學(xué)需要化學(xué)理論、實驗技術(shù)和分析方法；法庭科學(xué)蘊藏著大量化學(xué)問題，化學(xué)的進步促進、推動法庭科學(xué)發(fā)展。化學(xué)是法庭科學(xué)研究的理論基礎(chǔ)；化學(xué)分析（含儀器分析）方法是法庭科學(xué)實驗室進行研究的重要手段，法庭科學(xué)離不開化學(xué)，而法庭科學(xué)的發(fā)展又進一步促進化學(xué)理論的不斷豐富和完善；法庭科學(xué)的發(fā)展又進一步促進實驗分析技術(shù)的不斷更新和提高，二者是互相促進，共同發(fā)展和進步的。
刑事技術(shù)有兩大基本原理，即物質(zhì)交換（轉(zhuǎn)移）原理，同一認(rèn)定原理。在物質(zhì)交換原理中，兩個物質(zhì)發(fā)生交換后的檢驗，主要運用的就是化學(xué)方法，
在各類犯罪現(xiàn)場的勘查和分析過程中，化學(xué)方法是主要方法。下面將論述各類犯罪現(xiàn)場中的化學(xué)方法。
展開 第一性原理、量子化學(xué)計算
1，（8月13日-8月16日） LAMMPS動力學(xué)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(xué)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(chǔ)與原理
二，Lammps大量實例練習(xí)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(chǔ) 二、催化基礎(chǔ)
三、MS構(gòu)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(xué)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(xué)理論及程序入門操作
二、Gaussian基礎(chǔ)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(yīng)用
【咨詢電話】報名聯(lián)系方式：
劉娜(老師)
手機： 13311241619
展開 gaussian-cp2k-lammps-reaxff 專題
Gromacs對CP2K的結(jié)果后處理
專題二 ：“Gaussian量子化學(xué)計算技術(shù)與應(yīng)用”培訓(xùn)大綱
課 程
內(nèi) 容
理論計算化學(xué)理論及程序入門操作
1、理論計算化學(xué)簡介
1.1 理論計算化學(xué)概述
1.2 HF理論及后HF方法(高精度量化方法)
1.3 密度泛函理論和方法
1.4 多種理論計算方法的優(yōu)缺點及初步選擇
1.5 基組及基組的選擇
2、Gaussian及GaussView操作基礎(chǔ)及應(yīng)用
2.1 Gaussian及GV安裝及設(shè)置（Win和Linux）
2.2 Gaussian基礎(chǔ)知識及入門操作
2.3 GaussView使用及結(jié)構(gòu)構(gòu)建
2.4 Linux基本命令及Vi編輯器
2.5 構(gòu)建Gaussian輸入文件并提交任務(wù)
2.6 詳細(xì)認(rèn)識輸入文件和輸出文件（Win和Linux）
Gaussian基礎(chǔ)操作及實際計算過程
3、Gaussian基礎(chǔ)操作Ⅰ：
3.1 幾何優(yōu)化及穩(wěn)定性初判
3.2 單點能的計算及取值
3.3 頻率計算及分析
3.4 溶劑模型
4、Gaussian基礎(chǔ)操作Ⅱ：
4.1 分子軌道、軌道能級
4.2 HOMO-LUMO 圖輸出
4.3 布居數(shù)分析、偶極矩等
4.4 電子密度
4.5 靜電勢計算及繪制（ESP）
Gaussian進階操作及實際計算過程
5、Gaussian進階操作I：——勢能面相關(guān)
5.1 勢能面掃描
5.2 過渡態(tài)搜索（TS和QTS）
5.3 反應(yīng)路徑IRC等
5.4 反應(yīng)能壘
5.5 反應(yīng)熱力學(xué)數(shù)據(jù)獲得：熵，焓，內(nèi)能，零點能，
展開 Gaussian計算幾類典型小分子有機化合物鍵解離能
關(guān)鍵詞：BDE；DFT，Gaussian，量子化學(xué)，自由基
鍵解離能（Bond Dissociation Energy, BDE）是衡量化學(xué)反應(yīng)中鍵斷裂穩(wěn)定性的重要物理量，指的是將化學(xué)鍵完全斷裂所需的能量。在有機化學(xué)中，鍵解離能對于研究分子穩(wěn)定性、反應(yīng)機制、自由基反應(yīng)以及分子間相互作用等方面具有重要意義。因此，精確計算小分子有機化合物的鍵解離能成為了分子模擬與理論化學(xué)研究中的一個重要問題。
鍵解離能是指在常溫常壓下，將分子中某個化學(xué)鍵斷裂所需要的最小能量。通常，BDE的測定依賴于實驗數(shù)據(jù)，但實驗條件的限制、物質(zhì)的反應(yīng)性以及實驗方法的精確度使得實驗獲得BDE值存在一定的困難。為了解決這一問題，理論計算方法逐漸成為了研究分子鍵解離能的有效手段。
對于小分子有機化合物來說，鍵解離能的研究不僅能幫助了解分子內(nèi)部的相互作用，還能為設(shè)計新型有機材料（如藥物分子、聚合物等）、理解催化反應(yīng)機制以及開發(fā)新的反應(yīng)路線提供理論基礎(chǔ)。通過計算鍵解離能，可以評估分子在不同條件下的穩(wěn)定性，并預(yù)測反應(yīng)的活性和路徑。
通過Gaussian計算的小分子有機化合物的鍵解離能，對于化學(xué)反應(yīng)的研究具有重要的應(yīng)用價值。首先，鍵解離能可以用來評估反應(yīng)的活化能，預(yù)測反應(yīng)的方向和熱力學(xué)穩(wěn)定性。例如，在自由基反應(yīng)中，自由基的生成通常依賴于鍵解離能的大小，鍵解離能較小的鍵更容易斷裂，從而生成自由基。其次，計算得到的鍵解離能對于分子設(shè)計、藥物發(fā)現(xiàn)和催化劑優(yōu)化等領(lǐng)域具有指導(dǎo)意義。通過調(diào)節(jié)分子的結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計出具有較低鍵解離能的化合物，從而提高其反應(yīng)活性或穩(wěn)定性。
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