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培训新闻

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BIOVIA Materials Studio 2020新功能发布

2020-01-14        

 BIOVIA 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(norm-conserving pseudopotentials)以外,新增了PAW赝势支持电子激发态的TD-DFT的计算;

 引入COMPASS III力场,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的研究。

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。

杂化交换相关泛函的添加:QMERA基于DMol3的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。
 

更多信息请关注  Materials Studio 2020的线上讲座