国际流行化学软件介绍国际流行化学软件介绍量化材料篇量化材料篇北京宏剑公司北京宏剑公司 2007.072007.07材料模拟材料模拟8080年代中期以来，一些新材料非预期地被发现出来，包括高年代中期以来，一些新材料非预期地被发现出来，包括高 TcTc铜氧化物超导体、富勒烯及其衍生物、纳米材料、超硬材料、铜氧化物超导体、富勒烯及其衍生物、纳米材料、超硬材料、 人工低维量子结构材料等。应当看到，计算和理论对于阐明这些人工低维量子结构材料等。应当看到，计算和理论对于阐明这些 新材料的性能起了重要作用。一些事实表明，理论和方法的进步新材料的性能起了重要作用。一些事实表明，理论和方法的进步 已能对实际材料性能进行理论预测。现在，研究者已处在通过理已能对实际材料性能进行理论预测。现在，研究者已处在通过理 论计算来论计算来“ “设计设计” ”材料的初期阶段。材料的初期阶段。 VASP/VASP/MedeAMedeA/ PHONON/ PHONONATK /VNLATK /VNLMaterials ExplorerMaterials ExplorerCrystalCrystalWien2KWien2KCODESSA/AMPACCODESSA/AMPACPQSPQS 数据库其它数据库其它DNP DNP 唯一的一个天然产物源非常全面的化学数据库ICSD ICSD 世界上最大的无机晶体结构数据库世界上最大的无机晶体结构数据库 CRYSTMET CRYSTMET 无机材料数据库无机材料数据库, ,包含化学晶体图解和文献目录数据以及与每包含化学晶体图解和文献目录数据以及与每 个研究项目有关的实验细节的相关内容个研究项目有关的实验细节的相关内容 .SC-Database SC-Database 极其快速的获得重要的已发表的金属极其快速的获得重要的已发表的金属- -配体的稳定常数配体的稳定常数 ChemWatchChemWatch MSDS Database MSDS Database 世界上最大的独立的可获得的MSDSs的数据库 TAPP TAPP 纯化合物物理性质和热化学数据库纯化合物物理性质和热化学数据库 .JCE software JCE software 涉及了非常广泛的化学课程，从高中到研究生课程都包括在内 Model Model ChemlabChemlab 用户自定义实验，满足特定的实验课需求 HSC Chemistry HSC Chemistry 世界上使用最广泛的热化学计算应用软件 Model Model ChemlabChemlab 根据pH值和吸光率计算平衡常数 结构数据库结构数据库化学性质及信息数据库化学性质及信息数据库化学教学软件化学教学软件热力学软件热力学软件显然，模拟化学的数值运算与计算机化学的逻辑显然，模拟化学的数值运算与计算机化学的逻辑运算结合起来进行运算结合起来进行“ “分子的理性设计分子的理性设计” ”，将是二十一世，将是二十一世纪化学的特色之一。并且，她完全顺应目前倍受化学纪化学的特色之一。并且，她完全顺应目前倍受化学界重视和倡导的绿色化学的思想，使化学成为与生态界重视和倡导的绿色化学的思想，使化学成为与生态环境协调发展的、更高境界的化学。环境协调发展的、更高境界的化学。北京宏剑公司北京宏剑公司 2007.072007.07主要功能 计算材料的结构参数和构型 计算材料的状态方程和力学性质(体弹 性模量和弹性常数) 计算材料的光学性质；计算材料的晶 格动力学性质(声子谱等) 表面体系的模拟(重构、表面态和STM 模拟) 计算材料的激发态(GW准粒子修正)等 等目前使用VASP的两个困难 1、因为使用的系统为linux，这就给用户的操作带来了一定的困难 2、现在使用的Linux版VASP，用户在建模和分析过程中存在很大的不便，而且必须辅助其他工具才能完成。MedeA MedeA-VASP Vienna Vienna Ab-InitioAb-Initio模拟软件包。国际上先进的第一原理密度模拟软件包。国际上先进的第一原理密度泛函代码，可在广泛的范围内研究材料的性质。泛函代码，可在广泛的范围内研究材料的性质。 MedeA-Phonon 可预测晶体、分子、点缺陷、表面和界面的晶格振动谱可预测晶体、分子、点缺陷、表面和界面的晶格振动谱和热力学函数和热力学函数 MedeA-GIBBS 能计算预测气体、气能计算预测气体、气/ /固体系、液体、液固体系、液体、液/ /固体系和液固体系和液/ /气气体系的热力学性质体系的热力学性质 MedeA-ElectrA 可快速计算电子能带结构、态密度、光学性质和磁学性可快速计算电子能带结构、态密度、光学性质和磁学性质。质。 InfoMaticA ICSD Pauling File NIST Crystal Data 功能强大的从实验得功能强大的从实验得 到的结构信息、性质和计算结果中搜索的引擎到的结构信息、性质和计算结果中搜索的引擎. . 该模块包括含有超过该模块包括含有超过 100,000100,000个无机物实验晶体结构数据的数据库。个无机物实验晶体结构数据的数据库。 Interface Search：根据结构匹配标准找到异类界面和晶界，涉及到结构：根据结构匹配标准找到异类界面和晶界，涉及到结构搜索、建模和可视化。搜索、建模和可视化。 PrediBond TM: : 基于键和强度标预测催化活性基于键和强度标预测催化活性 Materials Explorer 4.0Materials Explorer 4.0专业的材料分子模拟多功能分子动力学软件包专业的材料分子模拟多功能分子动力学软件包- -结合应用领域研究材料工程的有力工具结合应用领域研究材料工程的有力工具分子 模拟分子动力学Monte Carlo软件包Crystal Builder Crystal Builder 无机固体及分子晶体系统无机固体及分子晶体系统 Solution Modeler Solution Modeler 轻松建立随机多组分液相或气相系统轻松建立随机多组分液相或气相系统 Layer Cell Model Layer Cell Model 研究异相系统研究异相系统( (气气- -固界面固界面, ,固体颗粒边界等固体颗粒边界等NEV NTV NPH NTP NEV NTV NPH NTP 系宗的模拟系宗的模拟 周期边界条件周期边界条件 评估界面势能的高级算法评估界面势能的高级算法 外部电子场的应用外部电子场的应用计算能力对对X X射线和中子衍射的干涉函数射线和中子衍射的干涉函数; ; 对无定型固体进行表征对无定型固体进行表征; ; 显示时间与温度显示时间与温度, ,压力压力, ,内部能量等性质的二维图象；内部能量等性质的二维图象； 显示系统的快照，轨迹和动画；显示系统的快照，轨迹和动画； 计算计算VoronoiVoronoi多面体的数量和表面数多面体的数量和表面数分析能力计计算New integrator Hernandez (larger time step) 大型的输输出文件 (2GB or larger) 输输出文件大小评评估分析热导热导 性 (仅对仅对 制陶业业) 原子距离 X，Y，Z方向的压压力 动动能和势势能 图图形材料平滑度(金属，塑料等等) 力场场外视图视图 单单元可视视影像新势势能 Erkoc (LJ) for the metal cluster (Cu, Ag, Au, La, Lu, U) 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/环环境聚合物构建(包括无定形体，无限 链链) 局部旋转转 用户户模板(晶体结结构，条件) 势势能分布规则规则Materials Explorer 4.0采用非平衡分子动力学方法，能够以更高的精度算出热传导率 Materials Explorer 4.0西安交通大学多学科材料研究中心购买ME软件包，以 windows系统为操作平台，实现从windows到Linux系统跨平 台多CPU并行运算，根据分子动力学，蒙特卡罗法等方法， 解决形状记忆合金中马氏体相变机制等问题。西安交通大学多学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. PHYSICAL 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) .CRYSTAL06CRYSTAL06CRYSTALCRYSTAL是研究固态晶体的最流行程序之一，并且是第一个公是研究固态晶体的最流行程序之一，并且是第一个公 开发布的程序。开发布的程序。 CRYSTALCRYSTAL程序使程序使Hartree-FockHartree-Fock，密度泛函或各，密度泛函或各 种混合近似方法，计算周期体系的电子结构。周期体系的种混合近似方法，计算周期体系的电子结构。周期体系的 BlochBloch函数作为原子中心函数作为原子中心GaussianGaussian函数的线性组合展开。程序函数的线性组合展开。程序 使用了强大的屏蔽技术研究实空间区域。代码可以用来研究使用了强大的屏蔽技术研究实空间区域。代码可以用来研究 分子，多聚物，表面和晶体的物理的、电的和磁的性质，使分子，多聚物，表面和晶体的物理的、电的和磁的性质，使 用全电子基组或者包含有效核势的价基组进行限制性闭壳层用全电子基组或者包含有效核势的价基组进行限制性闭壳层 ，限制性开壳层，或者非限制性计算。，限制性开壳层，或者非限制性计算。Aluminum Hydroxides DiasporeBayeriteGibbsiteBoehmite (SPG=14)Boehmite (SPG=36)Boehmite (SPG=63)ChemDrawChemDraw - - 化学结构绘图软件，化学结构绘图软件， 是各论文期刊指定的格式。是各论文期刊指定的格式。 Chem3DChem3D - - 提供工作站级的提供工作