模拟计算服务

基于密度泛函理论、分子动力学等多尺度计算方法,从电子、原子到介观层面揭示材料微观机制,为实验研究提供理论指导与预测。

Service Catalog

计算服务项目

覆盖从电子结构到介观模拟的多个尺度,支持材料、化学、能源、生物等广泛领域的科研需求

第一性原理计算

晶格常数、原子坐标、键长、键角、XRD、电荷密度、态密度、能带、投影态密度、投影能带、COHP、静电势、ELF、功函数、吸附能、结合能、磷析能、界面能、表面能、形成能、差分电荷密度、BADER电荷、MULLIKEN电荷、过渡态搜索、OER、ORR、HER、NRR、CO2RR、NO3RR、NQRR、SRR、迁移能垒、带边电位匹配、内建电场、介电函数、折射率、吸收光谱、反射光谱、能量损失函数、声子谱、声子态密度、磁矩、磁化率、自旋密度、弹性常数、弹性模量、体积模量、德拜温度、原子振动频率、压电张量、隐式溶剂模型

结构优化 电子结构 形成能 / 结合能 能带 / 态密度 电荷分析

分子动力学模拟

采用经典分子动力学(MD)与从头算分子动力学(AIMD)方法,模拟原子在有限温度下的运动轨迹, 研究材料的动力学行为、相变过程、扩散机制与力学响应。支持 LAMMPS、GROMACS、CP2K 等计算引擎, 涵盖 NVE、NVT、NPT 等系综下的平衡态与非平衡态模拟。

经典 MD 从头算 MD 扩散系数 径向分布函数 力学性能

表面吸附与催化计算

针对多相催化、电催化与光催化反应,构建表面模型与反应路径,计算中间体吸附能、 反应能垒与过渡态结构,阐明催化机理与活性起源。支持 NEB、CI-NEB、Dimer 等 过渡态搜索方法,并提供催化活性描述符与火山图分析。

表面建模 吸附能计算 过渡态搜索 反应路径 火山图分析

能带与态密度分析

针对半导体、光电材料与功能晶体,系统计算电子能带结构、态密度(DOS)与投影态密度(PDOS), 分析带隙类型与大小、载流子有效质量、能带对齐等关键性质。支持 GW 近似、杂化泛函等 高精度计算方法,并提供能带对齐图与光学性质联合分析。

能带结构 态密度 PDOS 带隙计算 有效质量 GW / HSE06

热力学性质计算

基于声子谱计算与统计热力学方法,获取材料在不同温度与压力下的热力学函数, 包括 Gibbs 自由能、焓、熵、热容与热膨胀系数等。支持准谐近似(QHA)下的 温度依赖性质预测,并可绘制相图与 Pourbaix 图。

声子谱 Gibbs 自由能 热容 / 熵 相图 Pourbaix 图

光谱与光学性质模拟

计算材料的光学吸收、反射、折射与发光性质,模拟红外光谱(IR)、拉曼光谱、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)与 X 射线吸收谱(XAS)等,为实验光谱解析 提供理论指认与峰位归属,支持多极矩、振子强度与跃迁通道分析。

红外 / 拉曼光谱 UV-Vis 吸收 介电函数 XAS 模拟 振子强度

缺陷与掺杂计算

研究点缺陷(空位、间隙、反位)、线缺陷(位错)与杂质原子掺杂对材料 电子结构与物理化学性质的影响,计算缺陷形成能、迁移能垒与跃迁能级, 为半导体掺杂设计、锂电电极材料缺陷工程等提供理论依据。

点缺陷形成能 掺杂效应 迁移能垒 缺陷能级 电荷态分析

介观模拟与多尺度计算

采用粗粒化分子动力学(CGMD)、耗散粒子动力学(DPD)与相场法等介观模拟方法, 将原子尺度的信息传递到更大的时空尺度,研究高分子自组装、胶体聚集、 合金相变等介观结构演化行为,建立跨越多个尺度的理论模型。

粗粒化 MD DPD 模拟 相场法 自组装 多尺度耦合

量子化学

电荷分布、静电势、福井函数、偶极矩、HOMO/LUMO,电离势、自旋密度、空穴-电子分析、反应机理、反应动力学、过渡态、自由能、结合能、形成焓、激发态、键能、差分电荷密度、势能面扫描、拉曼光谱、红外光谱、荧光光谱、磷光光谱、圆二色谱、核磁共振谱、旋光度、极化率、振动耦合、成键分析、氢键、卤键、π-π堆积、硫键、疏水作用力、HIRSHFELD表面分析、独立梯度模型、构象搜索

分子动力学

径向分布函数(RDF)、均方位移(MSD)、平均力势(PMF)、扩散系数、密度分布、氢键分析、相互作用力、自由能形貌图、界面润湿、界面扩散、电池电解液、溶剂化结构、分子相互作用、非晶结构、玻璃化转变温度、压痕、切削、摩擦、热导率、燃烧、热解、焊接、自组装、合金热稳定性、熔点、热膨胀率、相转变、结晶、晶格位错、应力应变曲线、自由体积、化学抛光

生物模拟

分子对接、虚拟筛选、同源建模、成药性预测、配体-受体结合、病毒研究、多肽设计、生信分析、酶催化、结合自由能、QM/MM、粗粒化模拟、自组装、蛋白结构预测、蛋白拉伸、分子间相互作用、能量分析、成键分析、氢键分析、结构聚类分析、分子动力学、回旋半径(RG)、均方根偏差(RMSD)、均方根涨落(RMSF)

机器学习

高通量筛选、势函数训练、预测材料的催化性能、预测反应路径/机理、预测吸附能、预测D带中心、预测结构性质(高熵合金、钙钛矿、二维材料、电解液、膜电极等)、神经网络、线性回归、KNN、决策树、随机森林、支持向量机、聚类算法、模型预测、药物设计、数据分析与挖掘、数据可视化、数据库构建和管理、数据检索/下载

有限元仿真

三维模型的搭建、网格划分、多相流体、传热模拟、传质模拟、电池温度分布、枝晶生长、电池容量衰减、阻抗分解、结构仿真(损伤、弯曲、碰撞、振动、断裂、静力分析、疲劳分析)、电化学仿真、力学仿真、电场仿真、光学仿真、热学仿真、磁场分布、多场耦合、电磁耦合、流固耦合、热固耦合、电磁波吸收

服务流程

  • 01. 需求评估:沟通研究目标与体系细节,评估计算可行性
  • 02. 方案设计:制定计算方案,明确方法、精度与周期
  • 03. 合同签署:确认报价与交付内容,签署服务协议
  • 04. 模型构建:搭建计算模型,完成参数测试与验证
  • 05. 计算执行:提交任务运行,定期同步进度
  • 06. 结果分析:数据处理、图件绘制与机制分析
  • 07. 成果交付:提交完整报告与原始数据
  • 08. 售后支持:答疑与补充分析服务

交付物说明

  • 计算报告:详细的研究背景、方法、结果与结论文档(PDF/Word)
  • 结构文件:所有优化后结构文件(CIF/POSCAR/XSF 等格式)
  • 数据图件:高清可发表级别的曲线图、结构图与示意图
  • 原始数据:计算输入文件与主要输出文件
  • 分析脚本:后处理与绘图脚本(可选)
  • 远程汇报:线上结果讲解与答疑(30-60 分钟)
Application Fields

适用领域

计算模拟方法广泛应用于材料、化学、能源、生物等多个学科领域

催化材料

电催化、热催化、光催化反应机理与催化剂设计

能源存储与转换

锂离子电池、燃料电池、超级电容器、光伏材料

半导体与光电材料

带隙调控、载流子输运、缺陷工程、光吸收设计

生物与医药

蛋白质-配体相互作用、药物分子设计、酶催化

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