專題一：“CP2K從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)與應(yīng)用”

預(yù)習(xí)視頻內(nèi)容基礎(chǔ)理論知識(shí):

高斯平面波混合方法(GAPW)

從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬原理（AIMD）
cp2k在ubuntu系統(tǒng)的安裝

第一天 上午

1.CP2K基礎(chǔ)知識(shí)
? 1.1.Inp文件結(jié)構(gòu)格式
? 1.2.Inp文件基本語法結(jié)合實(shí)例，講解inp文件常用命令
? 1.3.基組和贗勢(shì)
? 1.4.CP2K重要關(guān)鍵詞詳解

第一天 下午

2.CP2K程序?qū)嶋H計(jì)算過程
2.1.CP2K 基組贗勢(shì)的選擇和設(shè)定
2.2.CP2K優(yōu)化方法：?jiǎn)吸c(diǎn)能的計(jì)算
2.3.晶胞優(yōu)化
2.4.幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化
2.5.吸附分子體系的優(yōu)化
2.6.靜態(tài)頻率計(jì)算
2.7.VMD、VESTA可視化
案例分析：不同體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化（氣液固）

第二天 下午

3.CP2K程序計(jì)算態(tài)密度和能帶
3.1.態(tài)密度和能帶形成的基本理論
3.2.單原子催化劑，表面離子缺陷態(tài)，表面態(tài)，d帶中心，催化吸附的軌道相互作用模型
3.3.CP2K的DOS后處理和pDOS計(jì)算分析
案例分析：WO3態(tài)密度研究

第三天 上午

4.從頭算分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算
4.1.AIMD輸入文件
4.2.軌跡圖的制作
4.3.結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的后處理分析
4.4.徑向分布函數(shù)RDF
案例分析：液態(tài)水的AIMD模擬

第三天 下午

5.自由能勢(shì)能面計(jì)算
5.1.自由能勢(shì)能面基礎(chǔ)知識(shí)
5.2.Potential of mean force
5.3.Slow-growth
5.4.Metadynamics方法
5.5.計(jì)算自由能勢(shì)能面
案例分析：Au20/TiO2(110)AIMD模擬

第四天 上午

6.電子結(jié)構(gòu)分析
6.1.CP2K計(jì)算電荷密度
6.2.自旋密度
6.3.HOMO/LUMO分子軌道
6.4.電荷密度差分
6.5.平面平均的電荷密度
6.6.Bader 電荷
案例分析：QM/MM模擬KCl表面

第四天 下午

7.復(fù)現(xiàn)文獻(xiàn)案例以及如何進(jìn)行分析
7.1.文獻(xiàn)案例分析：
2d -硼片作為鋰離子電池負(fù)極材料的可能應(yīng)用:DFT和AIMD研究
7.2.復(fù)雜體系的建模
7.3.Gromacs對(duì)CP2K的結(jié)果后處理

專題二?：“Gaussian量子化學(xué)計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用”

理論計(jì)算化學(xué)理論及程序入門操作

1、理論計(jì)算化學(xué)簡(jiǎn)介
1.1 理論計(jì)算化學(xué)概述
1.2 HF理論及后HF方法(高精度量化方法)
1.3 密度泛函理論和方法
1.4 多種理論計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)及初步選擇
1.5 基組及基組的選擇
2、Gaussian及GaussView操作基礎(chǔ)及應(yīng)用
2.1 Gaussian及GV安裝及設(shè)置（Win和Linux）
2.2 Gaussian基礎(chǔ)知識(shí)及入門操作
2.3 GaussView使用及結(jié)構(gòu)構(gòu)建
2.4 Linux基本命令及Vi編輯器
2.5 構(gòu)建Gaussian輸入文件并提交任務(wù)
2.6 詳細(xì)認(rèn)識(shí)輸入文件和輸出文件（Win和Linux）

Gaussian基礎(chǔ)操作及實(shí)際計(jì)算過程

3、Gaussian基礎(chǔ)操作Ⅰ：
3.1 幾何優(yōu)化及穩(wěn)定性初判
3.2 單點(diǎn)能的計(jì)算及取值
3.3 頻率計(jì)算及分析
3.4 溶劑模型
4、Gaussian基礎(chǔ)操作Ⅱ：
4.1 分子軌道、軌道能級(jí)
4.2 HOMO-LUMO 圖輸出
4.3 布居數(shù)分析、偶極矩等
4.4 電子密度
4.5 靜電勢(shì)計(jì)算及繪制（ESP）

Gaussian進(jìn)階操作及實(shí)際計(jì)算過程

5、Gaussian進(jìn)階操作I：——?jiǎng)菽苊嫦嚓P(guān)
5.1 勢(shì)能面掃描
5.2 過渡態(tài)搜索（TS和QTS）
5.3 反應(yīng)路徑IRC等
5.4 反應(yīng)能壘
5.5 反應(yīng)熱力學(xué)數(shù)據(jù)獲得：熵，焓，內(nèi)能，零點(diǎn)能，吉布斯自由能的計(jì)算

6、Gaussian進(jìn)階操作II：——各類光譜計(jì)算及繪制

6.1 紫外光譜（吸收和熒光發(fā)射）
6.2 紅外光譜
6.3 拉曼光譜
6.4 NMR計(jì)算
6.5 垂直電離能及垂直電子親和能
7、Gaussian進(jìn)階操作III：——激發(fā)態(tài)專題

7.1 垂直激發(fā)能與絕熱激發(fā)能
7.2 振子強(qiáng)度、
7.3 激發(fā)態(tài)勢(shì)能面
7.4 激發(fā)態(tài)計(jì)算方法討論
8、Gaussian進(jìn)階操作IV：——高精度和多尺度計(jì)算方法

8.1 CASSCF方法及使用
8.2 ONIOM方法及使用
8.3 溶劑模型、背景電荷與ONIOM方法的比較

Gaussian計(jì)算專題與實(shí)踐應(yīng)用（模擬文獻(xiàn)）

9、Gaussian計(jì)算專題I——Gaussian常見報(bào)錯(cuò)及處理方法
9.1 如何查看報(bào)錯(cuò)及常見報(bào)錯(cuò)
9.2 SCF不收斂
9.3 幾何優(yōu)化不收斂（勢(shì)能面掃描不收斂）
9.4 消除虛頻等
10、Gaussian計(jì)算專題II——流行密度泛函特點(diǎn)及選擇
10.1 B3LYP的優(yōu)缺點(diǎn)10.2 PBE，CAM-B3LYP、wB97XD、M06-2X等特點(diǎn)及選擇
11、Gaussian計(jì)算專題III——聚集誘導(dǎo)熒光（AIE）和激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（ESIPT）
11.1 晶體結(jié)構(gòu)及分子建模
11.2 QM/MM與ONIOM計(jì)算
11.3 重整化能，圓錐交叉及質(zhì)子轉(zhuǎn)移
(文獻(xiàn)：Dyes and Pigments Volume 204, August 2022, 110396 )
12、Gaussian計(jì)算專題IV——熱激活延遲熒光(TADF)
12.1 看懂分子內(nèi)能量轉(zhuǎn)移Jablonski圖
12.2 TADF與各類激發(fā)能
12.3 輻射速率、非輻射速率、（反）系間穿越等
12.4 評(píng)估熒光效率
（文獻(xiàn)：ACS Materials Lett. 2022, 4, 3, 487–496 ）

專題三：“LAMMPS分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)與應(yīng)用”

第一天 上午
LAMMPS基礎(chǔ)入門

1 .LAMMPS的基礎(chǔ)入門——初識(shí)LAMMPS是什么？能干什么？怎么用？
1.1 LAMMPS在win10和ubuntu系統(tǒng)的安裝及使用
1.2 in文件結(jié)構(gòu)格式
1.3 in文件基本語法：結(jié)合實(shí)例，講解in文件常用命令
1.4 data文件格式
1.5 LAMMPS常見錯(cuò)誤解決途徑
實(shí)例操作：運(yùn)行并理解跟自己科研方向相近的例子。

第一天 下午
LAMMPS進(jìn)階
（石墨烯、金屬材料模擬專題）

?2.LAMMPS進(jìn)階實(shí)例操作，理解模擬對(duì)象的物理意義——從簡(jiǎn)單例子走向文獻(xiàn)模型，舉一反三提高學(xué)習(xí)效率
實(shí)例操作：
2.1 把剪切模型轉(zhuǎn)換成拉伸模型
2.2 lattice命令石墨烯、金屬、合金、高熵合金不同形狀模型
2.3 石墨烯(不同力場(chǎng))、金屬、合金、高熵合金等拉伸剪切力學(xué)性質(zhì)模擬

第二天 上午
LAMMPS進(jìn)階
（納米流體模擬專題）

3.LAMMPS進(jìn)階實(shí)例操作，理解模擬對(duì)象的物理意義——從簡(jiǎn)單例子走向文獻(xiàn)模型，舉一反三提高學(xué)習(xí)效率
實(shí)例操作：
3.1 把二維couette和poiseuille流動(dòng)擴(kuò)展成三維模型
3.2 建立三維管道內(nèi)的poiseuille流動(dòng)
3.3 進(jìn)行石墨烯通道內(nèi)的Couette流動(dòng)和Poiseuille流動(dòng)模擬
3.4 調(diào)節(jié)通道表面電荷性質(zhì)、親疏水性質(zhì)，分析其對(duì)流動(dòng)性質(zhì)的影響
3.5 學(xué)習(xí)使用packmol，建立復(fù)雜混合溶液體系模型
3.6 模擬KCl等鹽溶液的納米流體流動(dòng)

第二天 下午
LAMMPS進(jìn)階
（熱傳導(dǎo)模擬專題）

4.LAMMPS進(jìn)階實(shí)例操作，理解模擬對(duì)象的物理意義——從簡(jiǎn)單例子走向文獻(xiàn)模型，舉一反三提高學(xué)習(xí)效率
實(shí)例操作：
4.1 理解導(dǎo)熱系數(shù)意義
4.2 掌握lammps計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)的幾種方法
4.3 碳納米管等導(dǎo)熱系數(shù)的模擬計(jì)算

第三天 上午
LAMMPS進(jìn)階
（多成分體系模擬專題）

5.LAMMPS進(jìn)階實(shí)例操作，理解模擬對(duì)象的物理意義——從簡(jiǎn)單例子走向文獻(xiàn)模型，舉一反三提高學(xué)習(xí)效率
實(shí)例操作：
5.1 金屬、合金、高熵合金的摩擦模擬
5.2 材料切削模擬
5.3 夾層結(jié)構(gòu)(graphene/C60/graphene)在不同粗糙度條件下的摩擦模擬

第三天 下午
LAMMPS進(jìn)階
（多成分體系模擬專題）

6.離子輻照對(duì)石墨烯、金屬、碳化硅的離位損傷模擬

6.1 建立模擬體系的初始模型
6.2 PKA動(dòng)能、位移隨時(shí)間變化
6.3 點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)可視化
6.4 點(diǎn)缺陷的數(shù)量隨時(shí)間變化
6.5 點(diǎn)缺陷的空間分布及演化過程

備選內(nèi)容

VMD、OVITO、msi2lmp等有機(jī)小分子建模，模型合并及模擬軌跡文件處理等

第四天 上午
LAMMPS高級(jí)
（自建分子力場(chǎng)參數(shù)文件和金屬有機(jī)框架材料晶體模型）

7. LAMMPS分子力場(chǎng)文件創(chuàng)建及MOFs材料建模
7.1 介紹固體材料單晶包試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，掌握基本的材料幾何特征
7.2 利用MS軟件構(gòu)建MOFs材料單晶包模型和H2和CO2分子模型
7.3 講解分子作用勢(shì)能函數(shù)，學(xué)習(xí)編寫MS軟件中的力場(chǎng)參數(shù)文件（off文件）
7.4 簡(jiǎn)單介紹巨正則系綜Monte Carlo方法
7.5 利用Sorption模塊將H2和CO2分子插入到MOFs材料
7.6 編寫LAMMPS力場(chǎng)文件（frc文件），并通過lammps程序生成data文件
7.7 運(yùn)行能量最小化及體系的預(yù)松弛
7.8 模擬步驟：包括能量最小化NVT平衡，對(duì)研究目標(biāo)的性質(zhì)進(jìn)行長時(shí)間軌跡平衡-輸出研究所關(guān)心的性質(zhì)。
實(shí)例操作：
金屬有機(jī)框架（MOFs）儲(chǔ)氫和碳捕集模擬，計(jì)算密度分布，分子的MSD等性質(zhì)。

第四天 下午
LAMMPS高級(jí)
（分子篩納米膜分離H2/CO2混合氣體模擬）

8.研究H2/CO2在ZIF-7膜材料中分離性能——模擬文獻(xiàn)Science 346 (6215), 1356-1359的分離過程
8.1 利用MS軟件構(gòu)建ZIF-7膜材料單晶包
8.2 設(shè)計(jì)H2/CO2與ZIF-7體系模型
8.3 自定義分子力場(chǎng)文件（frc文件），通過lammps程序生成data文件
8.4 運(yùn)行能量最小化及體系的預(yù)松弛
8.5 模擬步驟：包括能量最小化NVT平衡，對(duì)研究目標(biāo)的性質(zhì)進(jìn)行長時(shí)間軌跡平衡-輸出研究所關(guān)心的性質(zhì)。
實(shí)例操作：
VMD中查看可視化的動(dòng)態(tài)軌跡，計(jì)算密度分布，分子的MSD等，抽取軌跡的動(dòng)能、勢(shì)能、總能量等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)軌跡進(jìn)行初步分析。

第五天上午
LAMMPS高級(jí)
（ReaxFF碳?xì)浠衔锏娜紵?/span>

9.利用ReaxFF模塊研究碳?xì)浠衔锏娜紵?br>9.1 ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)概述
9.2 碳?xì)浠衔锖脱鯕夥肿芋w系的構(gòu)建
9.3 能量最小化及常溫弛豫
9.4 升溫模擬
9.5 高溫下氧化過程的模擬
9.6 軌跡分析及產(chǎn)物物種分析與可視化
實(shí)例操作：
碳?xì)浠衔锶紵猩郎啬M和高溫下氧化過程模擬

第五天下午
LAMMPS高級(jí)
（ReaxFF化學(xué)機(jī)械拋光）

10.利用ReaxFF模塊研究化學(xué)機(jī)械拋光
10.1 利用 LAMMPS進(jìn)行復(fù)雜體系的建模
10.2 能量最小化及預(yù)弛豫
10.3 施壓過程模擬
10.4 拉伸過程模擬
10.5 采用 OVITO查看動(dòng)態(tài)軌跡以及數(shù)據(jù)分析等
實(shí)例操作：
化學(xué)機(jī)械拋光施壓過程模擬和拉伸過程模擬

專題四：“ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算開發(fā)技術(shù)與應(yīng)用”

第一天 上午
ReaxFF基礎(chǔ)理論

1.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)概述
1.1.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)的發(fā)展歷程和基礎(chǔ)
1.2.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)分枝與詳解
ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

第一天 下午
ReaxFF基礎(chǔ)入門

2.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)基礎(chǔ)入門
2.1.所需輸入重要文件詳解包括 control, geo, ffield等文件
2.2.結(jié)合實(shí)例，講解輸入文件命令行，輸出文件
2.3.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)簡(jiǎn)單實(shí)例操作及結(jié)果查看
2.4.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)運(yùn)行軟件安裝和配置(standalone ReaxFF,LAMMPS)
2.5.ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng)的選取和準(zhǔn)備

第二天 上午
ReaxFF計(jì)算軟件

3.分子建模，可視與計(jì)算軟件
3.1.建模軟件gview, material studio
3.2.可視軟件molden, VMD, OVITO
3.3.ReaxFF計(jì)算軟件 standalone ReaxFF, LAMMPS
3.4.ReaxFF 特殊功能介紹：改變溫度體積，產(chǎn)生特定比例混合物，設(shè)置電荷，限制優(yōu)化和掃描，添加刪除分子，結(jié)果查看和分析等

第二天 下午
ReaxFF計(jì)算軟件

4.Lammps實(shí)例操作
4.1.LAMMPS運(yùn)行設(shè)置和后處理程序軟件ChemTraYzer等的安裝和配置
4.2.Lammps燃燒過程簡(jiǎn)單例子（模擬和分析）
4.3.LAMMPS高級(jí)算例：模擬化學(xué)摩擦過程（CMP）：建模，loading和shearing過程模擬，結(jié)果分析等

第三天 上午
ReaxFF進(jìn)階實(shí)例

5.ReaxFF進(jìn)階實(shí)例操作，理解計(jì)算模擬的過程及物理意義
實(shí)例操作：溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移(JPCB,JPCL文獻(xiàn))
5.1.建立初始模型：重點(diǎn)注意事項(xiàng)(minimization->nvt->compress->npt->nvt)
5.2.輸入文件設(shè)置, 開啟輸出unfolded坐標(biāo)文件
5.3.模擬步驟：能量最小化，壓縮，系綜平衡等
5.4.VMD查看結(jié)果分析：msd，擴(kuò)散系數(shù)，rdf，sdf, 質(zhì)子追蹤等

第三天 下午
ReaxFF進(jìn)階實(shí)例

實(shí)例操作： 碳化硅表面石墨烯的生長（Chem. Mater文獻(xiàn)）
5.5.建模與輸入文件，表面選取與準(zhǔn)備
5.6.熱分解法生長石墨烯，刪除表面硅
5.7.cvd法生長石墨烯，添加乙炔分子
可視評(píng)估石墨烯質(zhì)量 （模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)與可視化）

第四天 上午
ReaxFF高級(jí)實(shí)例

6.量子化學(xué)軟件CP2K入門
6.1.CP2K基本功能介紹
6.2.CP2K的下載和安裝
6.3.CP2K的結(jié)構(gòu)文件的建模
6.4.CP2K輸入文件講解和建立
6.5.CP2K輸出文件介紹和可視化轉(zhuǎn)化

第四天 下午
ReaxFF高級(jí)實(shí)例

7.CP2K結(jié)構(gòu)優(yōu)化、過渡態(tài)搜索和力場(chǎng)開發(fā)實(shí)例
7.1.CP2K研究有機(jī)分子在固體表面的吸附
7.2.CP2K過渡態(tài)計(jì)算以及結(jié)構(gòu)和能量提取
7.3.ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)開發(fā)所需文件詳解
7.4.提取CP2K計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)ReaxFF訓(xùn)練集的構(gòu)建
7.5.ReaxFF力場(chǎng)驗(yàn)證

交流互動(dòng)環(huán)節(jié)

針對(duì)學(xué)員的問題一一作答

https://docs.qq.com/pdf/DQ09RQmZseGtwUUZI