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培训课程

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【老司机团队直播课】FORCITE分子动力学培训课程,提升材料计算研究效率!

分类:
培训课程
作者:
北京泰科
来源:
发布时间:
2023/05/18 09:52

Materials Studio软件是材料科学领域应用广泛的一款专业的多尺度模拟设计平台,获得了来自全球多个科研机构的认可和支持。作为Materials Studio软件的官方代理商和服务合作伙伴北京泰科博思科技有限公司,联合“计算老司机”团队,推出Materials Studio基础班系列课程。本系列课程由经验丰富的讲师,结合精选实例,从理论讲解、模型搭建、参数设置、结果分析等详细操作步骤入手,手把手教学,助您启动科研之模拟征程!

 

Forcite分子动力学模拟基础课程

课程日期:2023年6月26日-27日

上课方式:腾讯课堂线上直播

课程介绍:

分子动力学(Molecular Dynamics,MD),是结合分子力学(力场)和牛顿运动定律发展而来的计算模拟方法。MD是当前研究大型复杂体系被最为广泛采用的方法,频繁活跃在众多学科或研究领域中,如有机物体系、高分子与聚合物体系、生物化学分子体系、溶液体系、单相(液相、固相)表面、多相界面(液-液、固-液、固-固、气-液等)、金属与无机物材料等,每年发表的涉及MD模拟的SCI论文数以千篇计。

 

MD作为一种模拟方法,其具体过程可划分为“四步曲”,即:构建模型→设置计算参数→运行计算→计算结果分析与可视化展示”。这四步中,除第三步“运行计算”主要由计算机来执行外,其余三个步骤均由研究者负责,而这三个步骤中包含大量的技术细节和操作技巧,只有将这三个步骤学通、学透,才具备独立开展MD模拟的能力。Materials Studio Forcite Plus是先进的经典分子力学模块,可计算能量、结构优化及动力学模拟。可对多类型材料进行上述计算,适用范围涵盖从简单分子到二维、三维周期性结构(如晶体)。利用全面的分析工具可分析从密度变化到扩散及溶解度参数等诸多性质。

 

本课程讲解使用Materials Studio软件(MS)的Forcite模块进行MD模拟,课程内容力求理论结合实践操作,遵循由简入繁、循序渐进的学习规律,注重对基础性、通用性的知识的讲解,培养通用化的方法和思路,使学员通过本教程的学习,掌握一套普适、完整、清晰的分子动力学计算的方法论和步骤,从而具备独立开展分子动力学计算的能力,继而应用到自己实际的研究课题中。

 

点击此处了解更多关于Forcite Plus的功能信息。

 

授课专家:

月只蓝  博士

12年Forcite模块MD模拟经验,已为国内几十所高校提供分子模拟技术支持发表SCI论文超过100篇,包括AFM、ANGEW CHEM、APPL CATAL B-ENVIRON、CEJ、AIChE、Small Methods、JMCA等高质量期刊。月只蓝博士已为国内外数百名硕士、博士、高校教师提供分子模拟技术辅导,已有十几名学员凭借高质量分子模拟论文的发表,被国外名校、国内985大学博士录取,或被高校、科研所录用为讲师、副教授。

 

课程内容安排:(第一天)

上午:1-3课时

第1课时:计算模拟基本概念与必要知识储备(理论学习)

1.模拟计算的作用和目的

2.结构与性质的关系:结构决定性质

3.能量最小化原理与实验的联系

4.驰豫的定义与作用

5.几何优化的本质含义

6.分子动力学、退火、淬火的本质含义

 

课程目的解读:

为什么要做几何优化?为什么要做分子动力学?从这些最基本问题讲起,引导学员从更大视野上思考;然后介绍必备的知识储备,帮助学员建立起对模拟计算基本而清晰的认识。

 

第2课时:分子动力学的基本原理(理论学习)

1.基本数学原理

2.能量计算与力场

3.非键力的概念

4.系综、初始速度、恒温器、恒压器

5.分子动力学模拟的基本步骤

 

课程目的解读:

分子动力学是求解微分方程组初值问题。本课时将围绕这个方程组构建和求解,解读重要参数的意义,加深对分子动力学的认识和理解。

 

第3课时:基础核心参数:力场和电荷的设置(实践操作)

1.力场和电荷的重要性

2.正确设置力场的步骤和操作

3.原子杂化类型的快速判断

4.快速设置力场的技巧

5. 正确设置电荷的步骤和操作

6.设置合理性的检验

 

课程目的解读:

力场和电荷是决定计算结果正确性的核心参数。学习掌握正确设置力场和电荷,是做分子动力学的必备能力。

 

下午:4-6课时

第4课时:几何优化核心参数的设置和技巧(实践操作)

1.基本数学原理

2.Forcite几何优化在分子动力学中的作用

3.Forcite几何优化面板介绍

4.优化算法的选择

5.静电力和范德华力计算方法设置

6.实践操作1:非周期性模型的几何优化

7.实践操作2:周期性模型的几何优化

8.实践操作3:利用几何优化平整表面

 

课程目的解读:

Forcite几何优化在模型构建后、分子动力学之前,起着承上启下的作用。良好的Forcite几何优化保证后续MD的顺利开展,否则会导致很多MD报错。

 

第5课时:分子动力学常见模型的构建(实践操作)

1.常见模型简介

2.建模的思路和技巧:拆解和组合

3.模型的尺寸设计与尺寸匹配

5.实践操作2:混合模型的设计与构建

6.实践操作3:界面模型的设计与构建

7.实践操作4:表活体系“三明治”模型构建

 

课程目的解读:

晶面该切多厚?超晶胞该扩展多少倍?真空层该加多厚?界面上下两个部分尺寸怎么匹配?针对这些痛点、难点问题,本课时介绍高效建模的思路和技巧,讲解建模详细操作步骤。

 

第6课时:分子动力学模拟的基本过程

1.分子动力学模拟的三个阶段

2.分子动力学模拟的平衡阶段

3.分子动力学模拟的数据收集阶段

4.分子动力学模拟的计算结果分析

 

课程目的解读:

将看似复杂的MD过程划分为三个阶段,便于理解三个阶段之间区别和联系。

 

课程内容安排:(第二天)

上午:7-9课时

第7课时:分子动力学核心参数设置和技巧(实践操作)

1.Forcite分子动力学面板介绍

2.系综的选用和设置

3.初始速度的设置

4.温度和压力的设置

5.时间步长的设置和内在原理

6.总模拟时长的设置原理

7.采样频率和总帧数的设置原理

8.恒温器和恒压器的选用和设置

 

课程目的解读:

系综NVE/NVT/NPT该怎么选?为什么文献时间步长经常取1 fs,自己体系怎么选?恒温器有5种,该如何选择?本课时将对MD参数设置进行全面细致讲解,解决痛点、难点。

 

第8课时:分子动力学平衡的判定(实践操作)

1.判定的方法和原则

2.温度平衡判定

3.能量平衡判定

4.计算参数平衡判定

 

课程目的解读:

分子动力学数据收集和结果,都必须建立在达到平衡的基础上,否则易得到不准确甚至错误的结论。

 

第9课时:MD分析必备技能:分子识别和选取(实践操作)

1.分子识别和选取的基本思路

2.分子识别和选取的两大工具

3.实践操作1:复杂模型中选出水分子

4.实践操作2:沥青模型选出所有芳香分

5.实践操作3:选出特定区域内的分子

6.实践操作4:某种原子的全选

7.实践操作5:复杂模型中末端距的全选

8.实践操作6:任意分子质心的全选

 

课程目的解读:

MD的分析一般须选出某些特定的分子(团)。而MD模型通常比较复杂,如何从复杂模型中选出感兴趣的分子(团),而且保证不错选、漏选?

 

下午:10-12课时

第10课时:算例1:MD研究水分子在晶面上的吸附

1.模型的构建

2.计算参数的设置

3.平衡判定

4.相互作用能分析(应用Perl脚本)

5.相互作用能贡献机理解析(应用Perl脚本)

6.水分子形变能的计算

 

课程目的解读:

晶面上分子吸附的MD模拟非常常见和常用。这样的模拟虽然简单,但便于从中理解MD基本过程。本课时将介绍建模和参数设置的全过程。

 

第11课时:算例2:MD研究沥青在方解石晶面的吸附

1.模型的构建

2.计算参数的设置

3.界面吸附能分析(应用Perl脚本)

4.界面吸附能贡献机理解析(应用Perl脚本)

5.轴向浓度与密度分布分析

6.界面氢键个数统计与分析(应用Perl脚本)

 

课程目的解读:

无定形(如聚合物、高分子膜等),与晶体界面间相互作用的MD模拟,同样非常常见。本课时的重点在于讲解界面能、浓度分布以及氢键个数的统计分析。

 

第12课时:算例3:MD研究有机物水溶液的性质

1.模型的构建

2.计算参数的设置

3.键长、角度分布分析

4.均方根位移(扩散系数)分析

5.RDF分析与配位数计算

6.内聚能密度、溶解度参数计算与分析

7.氢键统计分析(应用Perl脚本)

 

精彩内容早知道 (第1天)

第1节: 计算模拟基本概念与必要知识储备

看文献的时候,会发现几何优化(Geometry Optimization或Energy Minimization)、分子动力学(Molecular Dynamics,MD)、退火(Anneal)等名词频繁出现。大家是否思考过:为什么要做几何优化?为什么要做分子动力学?几何优化、分子动力学、退火等,到底是在做什么,它们之间有哪些区别和联系?这些名词与实际的实验研究,是如何联系在一起的?本讲将对这些看似基本却非常重要的问题进行讲解,引导学员从更大视野上思考这些问题,帮助学员建立起对模拟计算基本而清晰的认识。大家就会发现,换一个思考角度,原来的这些问题都豁然开朗!

 

 

第2节: 分子动力学的基本原理

分子动力学是结合分子力学(力场)和牛顿运动定律发展而来的计算模拟方法,因此了解分子动力学的原理,必然绕不开分子力学(力场)和牛顿运动方程。对于分子力学内容展开,将引出势能、力场、非键力这些重要的核心概念;对于牛顿运动方程而言,其数学本质是微分方程组的初值问题,围绕这个方程组的构建和求解,将引出动能、系综、初始速度、恒温器、恒压器的基本概念。解读这些重要的基本概念和参数,是加深对分子动力学的认识和理解的必要知识。

 

 

第3节: 基础核心参数:力场和电荷的设置

做分子动力学模拟的文献,通常会告诉读者文中采用了什么力场,但关于具体的力场类型设置描述得非常模糊的。举个例子,文献采用了COMPASS力场,往往描述得非常简洁,通常以一句轻飘飘的“本文采用COMPASS力场进行计算”就带过了。然而,以C原子为例,COMPASS力场中有多达几十种力场类型对应于C原子,那么自己模型中的C原子的力场类型具体如何设置,仅根据文献的一两句话,根本无从得知。因此,学会设置和判断自己模型中原子的力场类型,是整个分子动力学模拟的核心基础,是每个学员必须掌握的核心技能。

 

 

课程费用:

学术用户:2499元

工业用户:3899元

优惠:

1.报名前15名,立减499元; 

2.三人成团享95折优惠。

*注:1.优惠不叠加; 2.提供发票和邀请函

 

课程福利:

1.代算服务95折优惠券

2.MS软件购买98折优惠卡

3.课程结课证书

4.课程培训资料(电子版)

 

报名方式:

1.点击上方"在线报名"提交报名信息

 

2.关注泰科科技微信公众号,对话框回复:报名,即可获得报名链接。

3.报名时请务必备注:FORCITE 培训班

 

4.若报名有困难,请联系房女士;info@tech-box.com.cn,电话:010-64951848,协助报名。

 

5. 我们会提前1~3天将具体上课链接发送至您邮箱,请注意查收。

 

6. 我们还设置专门的课程讨论群,欢迎进群交流。

 

缴费方式:

1. 腾讯课堂微信支付

2. 转账汇款
名称:北京泰科博思科技有限公司

银行:中国建设银行北三环支行营业部

账号:11001021200053001224

行号:105100005043

3. 微信对公支付

 

* 注意!!! 请将付款凭证及开票信息(需备注:专票or普票)发送至我司邮箱,info@tech-box.com.cn; 收到款后我们会根据您的要求为您开具发票。

 

注意事项:请参课人员自备软件。

 

北京泰科博思科技有限公司是BIOVIA Materials Studio官方指定代理商,有关软件详情或者技术支持请咨询北京泰科。


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邮箱:sales@tech-box.com.cn