第一性原理计算 (DFT)

基于密度泛函理论的第一性原理电子结构计算,无需经验参数,从量子力学基本原理出发预测材料性质。

服务内容

  • 能带结构与态密度计算 (HSE06, PBE0, GW)
  • 电荷密度与差分电荷分析
  • 光学性质(介电函数、吸收光谱)
  • 弹性常数与力学性质
  • 声子谱与热力学性质
  • 铁电/铁磁/压电性质
  • 功函数与表面能

常用软件

VASP Quantum ESPRESSO WIEN2k CP2K Abinit

量子化学计算

高精度波函数方法与后 Hartree-Fock 方法,为分子体系提供化学精度级别的计算。

服务内容

  • 分子几何结构优化
  • 反应路径搜索 (IRC, GSM)
  • 过渡态搜索与验证
  • 激发态计算 (TD-DFT, EOM-CCSD)
  • UV-Vis / IR / Raman 光谱模拟
  • NMR 化学位移计算
  • 溶剂化效应 (PCM, SMD)

常用软件

Gaussian ORCA Molpro Q-Chem xTB

分子动力学模拟

经典与第一性原理分子动力学模拟,研究体系在有限温度下的动态行为与统计性质。

服务内容

  • 全原子经典 MD 模拟
  • AIMD (第一性原理分子动力学)
  • 增强采样 (MetaDynamics, Umbrella Sampling)
  • 自由能微扰 (FEP) 与热力学积分
  • 径向分布函数与配位数分析
  • 扩散系数与离子电导率
  • 蛋白质-配体结合自由能 (MM-GBSA/MM-PBSA)

常用软件

LAMMPS GROMACS AMBER NAMD PLUMED

QM/MM 多尺度方法

耦合量子力学与分子力学,在保证精度的同时处理大规模生物与材料体系。

服务内容

  • ONIOM 多层方法
  • 静电嵌入 QM/MM
  • 酶催化反应机理
  • 溶液中的化学反应
  • 激发态 QM/MM 动力学
  • Adaptive QM/MM 自适应分区

常用软件

ChemShell CP2K NWChem Gaussian+AMBER

机器学习势函数

基于深度神经网络的原子间势函数,实现接近 DFT 精度、经典 MD 速度的大规模模拟。

服务内容

  • DeepMD-kit 势函数训练与部署
  • NEP (Neuroevolution Potential) 开发
  • MACE / CHGNet 通用势函数应用
  • 主动学习采样策略
  • DP-GEN 自动化训练流程
  • 势函数验证与不确定性量化

常用软件

DeepMD-kit DP-GEN LAMMPS (NNP) MACE CHGNet

高通量计算与数据挖掘

自动化计算管线 + 数据库挖掘 + 机器学习,实现材料的高效筛选与发现。

服务内容

  • 高通量 DFT 计算管线
  • Materials Project / AFLOW 数据挖掘
  • FireWorks / AiiDA 工作流管理
  • 晶体结构原型筛选
  • 机器学习预测模型构建
  • 自动化数据分析与可视化

常用软件

FireWorks AiiDA Pymatgen ASE Scikit-learn

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