DFT 第一性原理 · 分子动力学

计算模拟合作介绍

2026 年 9 月至今交付 20 个计算项目,涉及电极界面与电化学、电池电解质、高分子与生物质、地质与材料结构,包括机理解释、材料对比和审稿补充计算,结果以论文可用的图表和文字交付。

交付项目
20个
覆盖方向
4类
常规周期
1–3周
急活最快
1天

计算范围

能力范围,已交付的项目见"案例"。

吸附与活性位点

反应物和中间体在哪个位点吸附最强、怎么吸附;掺杂或单原子是不是改变了吸附强弱。

吸附能对比图、吸附构型图

吉布斯自由能台阶图

反应每一步要爬多高,哪一步最难(决速步),理论过电位多少,几种催化剂谁更好。HER、OER、ORR、CO₂RR、NRR 都能做。

自由能台阶图

反应能垒与过渡态

关键一步要越过多高的能垒,换了催化剂或改了表面,能垒降了多少。

反应路径能量曲线、过渡态结构

电子结构与电荷转移

为什么这个材料更活泼:d 带中心怎么移、态密度怎么变、电子从哪里流到哪里。

态密度图、差分电荷密度图、Bader 电荷表

按实验搭模型

从 XRD、XPS 或文献结构出发,搭表面、掺杂、单原子、异质结模型,每一步写清依据,审稿人问得出处。

模型结构图、参数表

电极界面与溶液环境

在真实的溶液或电解液里,界面上的水、离子、气泡和分子怎么排、怎么动。

界面构型图、密度分布、扩散对比

案例

真实交付项目选 6 个,体系已概括,未列客户信息和具体数据。

锌晶面吸附的差分电荷密度
DFT · 吸附与电荷转移

锌负极电解液添加剂的作用机理

问题
电解液里加了一种添加剂,锌负极就稳定了,原因是什么。
计算内容
添加剂和水分别在锌的三个晶面上吸附多强、电子怎么转移;电解液里锌离子周围的水被替换了多少。
结论
添加剂在锌表面的吸附比水强得多,能把水从表面挤开、占住位置,这正是它抑制副反应的原因。
DFT · 电子结构与迁移能垒

正极材料掺杂与离子迁移

问题
双金属掺杂能不能让钾离子在正极里迁移得更快。
计算内容
掺杂前后的态密度和带隙,以及钾离子沿几条路径迁移的能垒。
结论
掺杂后带隙明显变窄、导电性变好,但迁移能垒和不掺杂基本相当。我们照实写了,并从导电性和缺陷的角度帮客户解释实验上的性能提升。
水进入气凝胶孔道
MD · 分离与输运

改性气凝胶分离 H₂O/D₂O

问题
给气凝胶接上功能基团后,能不能区分 H₂O 和 D₂O,接多少效果最好。
计算内容
在同样的推力下让水穿过孔道,统计出口的轻水和重水比例,再算扩散和相互作用。
结论
基团接得越多,出口越偏向轻水,但能透过的水也越少,给了客户一个"选择性和通量怎么取舍"的依据。
SAM 分子在 NiOx/ITO 表面的吸附层
MD · 电极表面

添加剂对电极表面分子排布的影响

问题
做空穴传输层时,加不同的添加剂,自组装分子在溶液里怎么聚集、在 NiOₓ/ITO 表面锚得牢不牢、铺得匀不匀。
计算内容
四组体系,每组约 6 万个原子,先在溶液里、再到表面上模拟。
结论
用锚定比例、覆盖均匀性和团簇统计,把四种配方的差别量化出来,配合器件数据解释。
分子间弱相互作用等值面
DFT + MD · 审稿补算

审稿意见补充计算

问题
审稿人要求补充功能分子和高分子网络之间相互作用的证据,时间很紧。
计算内容
分子表面静电势、分子间弱相互作用的可视化,再加凝胶网络的分子动力学。
结论
给出能直接用来回复审稿人的图和说明,假期中按时交付。
电解液模拟盒与第一溶剂化层
MD · 电解液

电解液中离子的配位与迁移

问题
几种聚合物电解质和凝胶电解质里,锂离子、锌离子周围是什么分子,配方改了以后离子走得快不快。
计算内容
离子周围的配位结构、在不同位点停留多久、扩散系数,以及离子在位点之间怎么"接力"。
结论
把"配方 → 配位环境 → 离子迁移"这条链讲清楚,图和数据直接给到论文的机理部分。

图片示例

选自交付报告原图,白底高分辨率。

电极表面吸附层
图 1分子在 NiOₓ/ITO 电极表面形成的吸附层
分子表面静电势
图 2分子表面静电势,红负蓝正
差分电荷密度
图 3分子吸附在锌表面时的电荷转移,黄色得电子、蓝色失电子
水进入孔道
图 4水在推力下进入气凝胶孔道
高盐环境中的高分子与离子
图 5高盐溶液中的吸附高分子和离子
弱相互作用
图 6分子之间的弱相互作用,绿色片层就是氢键、范德华作用的位置
溶剂化结构
图 7电解液模拟盒和锌离子周围的第一层水

项目一览

催化、电化学与电极界面

  • 电解液添加剂与锌负极界面 DFT + MD
  • 改性钛网电极上的析氢气泡 MD
  • 蛋白在锌电极表面的结合与界面水,含外加电场 MD
  • 自组装分子层在 NiOₓ/ITO 上的聚集与吸附 MD
  • 金属/金属界面的稳定性与电输运 DFT + NEGF
  • 碳–钌复合电极器件的载流子迁移率 DFT + NEGF

电池与电解质

  • 固态聚合物电解质中的 Li⁺ 配位与迁移 MD + DFT
  • COF 复合凝胶电解质中的 Li⁺ 接力迁移 MD + DFT
  • 钾离子电池正极的双金属掺杂 DFT
  • 铜离子配位体系的补充分析 MD

高分子、凝胶与生物质

  • 纤维素醚/环糊精复合材料的抗冲击与拉伸 MD
  • 改性纤维素气凝胶分离 H₂O/D₂O MD
  • 氨基化纤维素的成键反应与 Cu²⁺ 配位 反应 MD
  • 偕胺肟类材料吸附铀酰离子 MD + DFT
  • 审稿补充计算:水凝胶中的功能分子 DFT + MD
  • 分子印迹:模板分子与功能单体的相互作用 DFT

界面、地质与结构

  • 添加剂对水/油界面穿透与粘附的影响 MD
  • 页岩油在矿物与干酪根孔壁上的赋存,54 组 MD
  • 小分子的 CHARMM 力场参数 量化 + 拟合
  • COF 周期结构建模与 XRD 精修 结构

交付与合作流程

  • 报告先回答您的问题,再讲方法;方法和结果段落按论文写法给,可以直接改进论文
  • 图结构图白底、2000 像素以上,数据图带单位
  • 数据作图用的原始数据和结果表
  • 模型结构和输入文件,方便复现、方便审稿人核对
  • 售后答疑;审稿人追问可以接着补算
  1. 聊需求把实验里的问题变成能算、能回答的问题
  2. 出方案给出计算内容、周期和几档可选方案
  3. 看模型先给您确认模型,再开算
  4. 计算超算和 GPU 并行,中途按检查点核对
  5. 交付报告、图、数据一起交
  6. 售后答疑和补充计算

常见问题

算出来的结果能和实验对上吗?

我们先用您已有的表征数据(XRD、XPS、BET 等)校准模型。能对上的讲清依据;对不上的照实说明原因,不为了好看去改结果。

需要我们提供什么?

研究的体系、想回答的问题、已有的表征数据和参考文献。有结构文件更好,没有我们来搭。

多久能出结果?

常规一到三周;审稿补算这类急活,几天也能做。

论文里的计算部分怎么写?

报告里的方法和结果段落按论文写法给,图表编号齐全,可以直接改写进论文。

用哪些软件?

VASP、CP2K、Gaussian、ORCA、GROMACS、LAMMPS、QuantumATK、Materials Studio 等,按问题选。

以上都是真实交付的项目。为保护客户,体系名称做了概括,配方、数据和客户信息都没有列出。