“Materials Studio 2020” 新功能发布

创腾科技有限公司

2020/01/16 10:05

materials studio 2020版本较之前的materials studio 2019版本在产品功能、精度和效率上再一次飞跃。首先，紧跟时代潮流，结合目前的研究热点，完善和添加新的产品功能，拓展在新型功能材料和能源材料方向的应用，强化对大规模、高通量计算的支持。其次，增加多种高效、精准的模拟方法，使软件功能更加强大。此外，进一步优化、提升产品的计算效率。该版本迎合时代发展需求，更适合与传统实验结合，改变旧的研发模式，促进材料领域的跳跃式发展。

materials studio 2020 的典型特征：

dmol³模块新增杂化交换相关泛函：pbe0、tpssh、scan0、m06、m06-2x, 大幅度提高计算精度。

dmol³模块支持coop/cohp (晶体轨道重叠布居/晶体轨道哈密顿布居)的计算，可以研究周期性体系中的局域化学键性质。

castep模块现已支持meta-gga交换关联泛函rscan，进一步丰富了交换相关能的处理方法。

castep模块的几何优化任务(geometry optimization)，lbfgs设置成当前默认算法。该方法能加速结构优化、收敛速度更快、更适合大体系的计算，而且内存使用是线性标度的，在机器学习各类算法中常见它的身影。

castep模块使用脚本可调用qc5 ultrasoft otfg系列赝势库，适合大规模、高通量计算，支持人工智能和机器学习。

onetep模块嵌入了费米算子扩展的退火和淬火算法(aqua-foe), 为大尺度金属体系建模提供了真正的线性标度。

onetep模块除了模守恒赝势以外，新增了paw赝势支持电子激发态的td-dft的计算。

compass iii 力场的引入，加强了对离子液体、聚合物等的支持。

forcite模块进行了多项性能方面的改进，性能有很大的提升。

gulp模块更新到学术版5.2版本，很多性能有进一步的提升。

gulp模块加入了模拟退火 (anneal) 功能，方便全局最优构型的筛选。

qmera模块中，dmol³可以计算拉曼光谱，功能进一步拓展。

materials studio 2020 主要模块的新功能

量子力学模块

dmol³模块

新杂化交换相关泛函：新增处理交换相关能的杂化泛函：pbe0、tpssh、scan0、m06、m06-2x, 大幅度提高该模块的计算精度;
coop/cohp功能：添加计算coop/cohp (晶体轨道重叠布居/晶体轨道哈密顿布居) 的功能，研究周期性体系中的局域化学键性质，例如：成键态、反键态。
产生与cosmo-rs兼容的文件：dmol³使用特定的参数设置，能产生与cosmo-rs (the cosmo theory for "real solvents") 兼容的cosmo文件( .cosmo)。这个文件可用于cosmo-rs模型预测液体的热力学性能，例如：纯流体和液体混合物的溶解度、活度系数、相图、蒸气压、汽化热、相平衡等。

castep模块

添加meta-gga交换相关泛函：现已支持meta-gga交换相关泛函rscan，进一步丰富了交换相关能的处理方法。

(来源于: j. sun, r. c. remsing, et al., nat. chem. 8 (2016) 831)

新几何优化默认算法：lbfgs (low-memory bfgs) 成为当前几何优化任务(geometry optimization)的默认算法，该方法能加速结构优化、收敛速度更快、更适合大体系的计算，而且内存使用是线性标度的，是一种适合机器学习的算法。

适合高通量计算的赝势：使用脚本可调用qc5 ultrasoft otfg系列赝势库，适合大规模、高通量计算，支持人工智能和机器学习。

静电势的计算：杂化泛函现已支持静电势可视化、功函数计算。
更适应源码开发的用户界面

onetep模块

aqua-foe 方法：onetep嵌入了费米算子扩展的退火和淬火算法(aqua-foe, annealing and quenching algorithm for fermi operator expansion)，为大尺度金属体系提供了真正的线性标度模拟。

溶剂化模型：实现了带周期性边界条件的溶剂化模型计算，以支持在溶剂中对块体和表面体系的模拟工作。

电子激发态的td-dft计算：除使用模守恒赝势(norm-conserving pseudopotentials)以外，新增支持使用paw赝势完成电子激发态的td-dft计算。

电子局域函数分析：新增支持电子局域函数 (electron localization function) 的分析，可以对大体系中的成键原理进行可视化研究。
局域dos计算：用户界面现在支持局域dos（ldos）分析和导带优化。ldos 展示体系中的原子对能量谱的各个部分的电子态的贡献。

分子力学及动力学模块

力场

compassiii力场的引入: 引入了compass iii力场，强化了对溶液、离子液体和聚合物的支持，使经典模拟计算有更好的适应性、功能更加强大。compassiii力场可以被多个模块调用，比如：amophouscell、forciteplus、blends、conformers、sorption以及adsorption locator。

forcite 模块

性能提升：forcite进行了多项性能方面的改进，尤其是使用pppm方法计算静电。dynamics现在默认使用多时间步长方法进行ewald和pppm计算。

质量密度分布：浓度分布分析(concentration profile) 现在可以输出为质量密度分布，单位为g/cm³

扩散系数的分析：均方位移 (msd) 分析现在可以直接计算扩散系数以及r^2。

gulp模块

模拟退火功能：gulp模块加入了模拟退火(anneal)功能，方便全局最优构型的筛选。

力场：meam-2nn-qeq库中包含参数扩展到li-co-o和ti-o/si-o体系，适合于锂电池正极材料

代码更新：gulp 代码已更新为到学术版5.2版本。

qmera模块

拉曼光谱：qmera基于dmol³的计算可以计算拉曼光谱，进一步拓展了功能。

计算实现了如下杂化交换相关泛函：pbe0、tpssh、scan0、m06、m06-2x，提高了模拟体系的量子力学部分的计算精度。

“Materials Studio 2020” 新功能发布

dmol3模块

力场

forcite 模块

qmera模块

更多信息请关注materials studio 2020的线上讲座。

dmol³模块