第六届“在线材料计算+机器学习”特训营——过渡态计算及分析方法- 大数跨境

高通量材料计算

2022-07-19

导读：MatCloud+3D建模首次亮相：实操演示初末态结构搭建

“在线材料计算+机器学习”系列免费培训课程是由迈高科技推出的福利活动，旨在帮助材料计算初学者解决科研过程中的各种难点，循序渐进地学会建模-计算-数据库-机器学习等材料设计手段，进而探索出符合自身课题或项目需求的设计方案。

上节课程中我们学习了如何进行声子计算以及声子计算中的各个性质在实际案例中的应用，并且在MatCloud+中实操演示了声子计算的实现过程，相关视频已整理于B站点击链接查看：https://www.bilibili.com/video/BV1CY4y177Le?share_source=copy_web&vd_source=97a982411a9629654e03c069dd529dbf

在本节课程中，我们将会讲解过渡态搜索的作用、原理及应用场景，并且利用MatCloud+的过渡态模板快速实现高通量过渡态计算。特别强调的是，本次实操中MatCloud+3D建模首次公开亮相，我们将利用迈高自研的3D建模实现初末态的搭建，欢迎大家提出宝贵意见！

化学反应通常伴随着热量的吸收与释放，而反应速率通常与反应需要克服的能量势垒直接相关，通过过渡态计算可以得到从反应物到产物需要的最大能量、过渡态结构及整个反应的吸/放热量，从而解释粒子的扩散迁移及分解的难易程度。

传统的过渡态搜索步骤如下：

1）下载、安装和编译过渡态计算程序；

2）对反应初末态结构进行优化；

3）设置插点数目；

4）提交任务和查看；

5）结果查看及后处理。

在整个过渡态计算过程中都需要用到不同的脚本去处理文件，多数初学者仅编译安装这一步就需耗时数日才能解决，而之后第三方程序的脚本使用、参数设置、原子匹配、结果展示等等又需要大量时间去学习，在众多计算性质中过渡态搜索显得极难上手。

针对上述难点，MatCloud+开发出【过渡态计算】模板，仅需提供初末态结构，其余设置、参数等均自动生成，计算结果可视化，可以查看分解、迁移的整个过程，并给出发生反应所需的最大势垒。针对【过渡态计算】模板，本次将详细讲解以下内容：

课程详情表

课程	课程内容	课程大纲
第六课	过渡态基本概念	过渡态与反应速率
		NEB
		CINEB
	过渡态计算详细流程	初末态搭建与匹配
		过渡态插点
		过渡态后处理
	过渡态计算的应用	Li离子在石墨烯上的迁移
		Li2S团簇在石墨烯上的分解
		MoX2电子驱动相变
	MatCloud+过渡态计算	模板功能详细讲解
	MatCloud+过渡态计算	计算实操演示

课程内容

1、过渡态计算概念简介

简述NEB与CINEB计算原理的不同，并解释两种算法在实际使用时的区别。

2、MatCloud+高通量过渡态计算模板

抛去传统过渡态计算的复杂操作，仅用一个模板+初末态结构就可实现过渡态搜索，计算结果图形化。

3、实际案例讲解过渡态计算应用场景，MatCloud+复现文献结果

分别通过两篇文献讲解过渡态计算的应用领域，最后利用MatCloud+复现文献计算结果。

	MatCloud+	Ref[1]
Relative Energy (eV)	0.303	0.34

参考文献

[1] Olsson E, Chai G, Dove M, et al. Adsorption and migration of alkali metals (Li, Na, and K) on pristine and defective graphene surfaces[J]. Nanoscale, 2019, 11(12): 5274-5284

[2] Zhou X, Shu H, Li Q, et al. Electron-injection driven phase transition in two-dimensional transition metal dichalcogenides[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2020, 8(13): 4432-4440.

参与方式

主办单位：北京迈高材云科技有限公司

课程时间：2022年7月28日（周四）14:00-15:00

参与方式：公众号回复 0728 获取听课码

往期直播视频观看链接：https://space.bilibili.com/673733623

操作指导：

主办公司

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。