实操+理论讲解：能量计算及能量拓展，零基础也能快速上手分子模拟和机器学习

为了让大家解决以上科研路上的难题，专业讲师将通过“在线材料计算+机器学习”系列免费培训课程带大家依次攻克难题。

本次系列课程专为“零基础”学员设计，通过模型搭建、性质计算、性能预测、实操经验分享层层递进进行讲解，带您快速入门分子模拟和机器学习。

通过上次的《理论+实操！1小时带你拿下建模，解决材料计算第一步！》课程，想必大家已经掌握了分子模拟的“敲门砖”技能，那么本次课程将通过案例讲解及实操演示，帮助“零基础”的学员快速入门DFT理论计算！掌握第一性原理的能量计算及能量拓展。

MatCloud+是国内首家材料基因组高通量材料智能设计平台，它其中的一个核心价值，在于：将对材料计算模拟的操作进行了重新定义，通过自动流程的方式，实现高通量材料计算和筛选。通过“托拽”方式设计工作流，通过自动流程，解决了第一原理计算参数设置复杂、赝势处理繁琐、数据后处理易出错、计算数据易丢失等问题，并能与机器学习无缝地集成。

你只需一个浏览器，简单的参数设置，点点鼠标，就能完成“高通量”DFT计算。

实操演练/线上直播/无限回放/永久答疑

线上培训第二课：MatCloud+能量计算专题

1节课带你彻底掌握能量计算及拓展

1、MatCloud+能量计算及读取

密度泛函理论通过求解薛定谔方程，得到波函数的具体形式以及对应的能量，从而了解微观系统的性质。因此，首先通过对体系进行离子、电子迭代，计算其体系能量。

• 传统软件计算结果通常是一系列的文本形式，需要结合其他后处理软件得到能量结果。

图1 传统软件读取能量结果

• 而MatCloud+平台省去了大家的后处理繁琐操作，直接给出体系能量和收敛结果。

  
  

图2 MatCloud+平台读取能量结果

2、能量的拓展—掺杂元素位置确认

本部分内容将将按照Phys Chem Chem Phys 2016 , 7;18(21):14408-18.文献中Ce3+掺杂的Y3Si5N9O掺杂结构为例，为大家讲解掺杂元素位置确认功能。

研究背景：固态白色发光二极管（LED）在家用照明应用中扮演着重要的角色，高氮浓度的氧氮硅酸Y3Si5N9O是实现此前景的发光性能合适的宿主材料。

本文通过碳热还原氮化法成功制备出Ce3+掺杂的Y3Si5N9O，然后Y具有不同的位点，通过第一性原理计算确定掺杂元素的位置。

图3 不同Ce3+掺杂的Y3Si5N9O晶体结构及能量结果

Reference：[1] Phys Chem Chem Phys 2016 , 7;18(21):14408-18.

3、能量的拓展—改性元素种类选择

本部分内容将以J. Phys. Chem. C, 2017, 121, 27797-27804.文献中碘化钙钛矿 ABI3 结构为例，为大家讲解最佳A、B位点改性元素的选择。

研究背景：为了帮助开发无铅钙钛矿太阳能电池，对于碘化钙钛矿结构 ABI3 ，分别选取了多种A位、B位元素，通过第一性原理计算研究了碘化钙钛矿结构 ABI3 的稳定性，从而筛选出高稳定性、无铅太阳能电池材料的候选材料。

图4 碘化钙钛矿 ABI3 结构及不同位点改性的形成能结果

Reference：[2] J. Phys. Chem. C, 2017, 121, 27797-27804.

4、能量的拓展—最佳吸附位点的确定

本部分内容将以Nanotechnology. 2018, 19, 165402.文献中MoN基底上吸附Li原子为例，为大家讲解确定最佳吸附位点。

研究背景：从石墨烯开始，二维(2D)材料受到了相当多的关注。其中由过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物形成的层状二维晶体MXene可为离子的运动提供了更多的通道，大幅提高了离子运动的速度，成为一种理想的负极材料。近年来，实验中已成功地制备出二维MoN晶体材料，本文采用第一性原理计算研究了MoN作为负极材料的本征性质：

图5 MoN基底上吸附Li原子结构和吸附能结果

Reference：[3] Nanotechnology 29 (2018) 165402 (9pp).

课程主题：能量计算、能量读取、能量拓展计算

主办单位：北京迈高材云科技有限公司

课程时间：2022年4月27日（周三）14:00-15:00

参与方式：公众号回复0427获取链接方式或在公众号菜单【干货学习】-【线上直播】领取

操作指导：

北京迈高材云科技有限公司是中国新材料研发数字化领军企业，专注于材料科学领域数字化的开拓与创新，公司在中科院大力推动下组建，核心产品“MatCloud+材料云”经过团队十余年的打造，形成了集材料数据库、高通量计算筛选、多尺度模拟计算、人工智能技术、智能实验的“计算、 数据、AI、实验”四位一体的材料领域数字化解决方案，为我们的政府、企业、院校客户在研发效能和数字化转型上全面提升价值。

1.MatCloud+平台具有图形化可视化的操作界面，支持调用多种量子力学（第一性原理）、经典分子力学动力学方法模拟软件如VASP 、Gaussian、LAMMPS、QE等实现高通量、高并发计算。平台重新定义并统一了所集成模拟软件的操作方式，通过将模拟软件功能（如结构优化、热力学性质、力学性质、电学性质）组件化呈现，拖拽组件搭建模拟预测流程（工作流），实现了模拟计算全流程自动化。

2.MatCloud+可以分享和复制已有的工作流，实现工作流的快速复用。也能修改平台自带组件的默认参数值，并将新参数值保存为默认参数，形成定制化组件。同时也具备可视化作业管理、监控、查看、统计等功能，对工作流计算生成的模拟物性数据以及实验数据进行数据管理、检索、分析、挖掘。

3.MatCloud+平台具有丰富的机器学习算法组件，拖拽组件搭建AI预测流程，实现机器学习全流程（数据上传、数据预处理、特征工程、模型训练、模型评估）自动化，构建材料“结构-成分-工艺-性能”的关系模型。

4.MatCloud+以云计算方式使用户无需安装软件，使用浏览器，通过账号登录，即可调用多个国家超算资源，进行材料结构模型搭建、模拟材料关键性能指标。

迈高科技在材料数字化研发和设计领域拥有深厚的技术积淀和领先的市场份额，在国内已有超5000家材料科学领域企业、院校选择迈高科技的产品和服务，来自港澳台及海外的注册用户已超300家材料科学领域知名院校和企业，致力于成为中国最有价值的新材料研发数字化服务提供商。