Nature重磅：三大顶级TOP院校联手发表！材料化学领域新年重磅突破！

近日，复旦大学彭慧胜院士、王兵杰副研究员、夏永姚教授，南京大学周豪慎教授，浙江大学陆俊教授为 论文共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》发表了题为 " A rechargeable calcium–oxygen battery that operates at room temperature "。复旦大学为本论文的第一完成单位。

科研团队研发了一种钙-氧气电池，在室温下可充电循环700次。该电池依靠高度可逆的双电子氧化还原来形成化学反应性过氧化钙（CaO2）作为放电产物。使用耐用的离子液体基电解液，这种双电子反应是通过在室温下促进Ca金属负极中的Ca沉积-剥离和改进的CaO2/O2氧化还原实现的。更加重要的是，本文展示的Ca-O2电池在空气中稳定，可以制成柔性纤维，编织成纺织电池，用于下一代可穿戴系统。

LAMMPS是一款经典的分子动力学软件，免费开源，可以模拟液态、固态或气态的粒子的系综。目前LAMMPS计算主要应用于：（1）研究金属材料的力学性能，LAMMPS可以模拟金属材料的塑性变形和断裂行为，从而研究金属材料的力学性能。（2）研究高分子材料的分子构象，LAMMPS可以模拟高分子材料的分子构象和分子运动，从而研究高分子材料的结构和性能。（3）研究物理化学过程，LAMMPS可以模拟一系列物理化学过程，如膜分离、电化学反应、催化反应等。同时lammps代码可以修改和扩展，可以方便的为之扩展上新特征和功能来匹配课题的个性化需求。

ReaxFF是一种先进的分子力场，能够模拟化学反应中的键形成与断裂，适用于热解、氧化、催化等复杂反应机理研究。它还用于探究氧气与硅石表面相互作用、有机分子热分解等现象。作为一种速度快、适用于大体系的模拟工具，ReaxFF为材料科学与化学工程领域提供了准确描述与预测能力，具有广泛的应用前景。

微流控芯片，以微米级空间精确操控流体为特色，被誉为“芯片实验室”。凭借微通道和微结构，它实现了样品的快速、高效、自动化处理和分析。因其微型化、集成化、高通量和高灵敏度的特点，微流控芯片在生命科学、临床医学、环境科学和食品检测等领域有着广泛应用。

应新老客户的培训学习需求，特举办“LAMMPS分子动力学模拟技术与应用、ReaxFF反应力场计算开发与应用、微流控芯片建模分析技术与应用“专题培训课程，本次培训的主办方为北京软研国际信息技术研究院，承办方为互动派(北京)教育科技有限公司，会议会务合作单位为北京中科四方生物科技有限公司，具体通知如下：

专题一

(直播4天)

（详情内容点击上方名称查看）

2024年03月30日-03月31日

2024年04月04日-04月05日

专题二

(直播4天)

（详情内容点击上方名称查看）

2024年04月13日-04月14日

2024年04月20日-04月21日

专题三

(线下授课)

（详情内容点击上方名称查看）

2024年04月19日-2024年04月21日

（线下报道1天，北京面授2天）

专题四

(精品录播)

（详情内容点击上方名称查看）

不限时间，不限地点，即报即学

专题五

(精品录播)

（详情内容点击上方名称查看）

不限时间，不限地点，即报即学

< 课程大纲 >

专题一 LAMMPS分子动力学模拟

赠送视频内容

MD基础知识

分子动力学模拟入门理论

——掌握LAMMPS的in文件中实现这些功能的命令

系综理论、主要算法介绍、单位制

积分步长的选取、温度和压力控制

周期性边界条件以及力场简介

分子动力学模拟流程

第一天 上午

LAMMPS

基础入门

1 LAMMPS的基础入门

——初识LAMMPS是什么？能干什么？怎么用？

1.1 LAMMPS在win10和ubuntu系统的安装及使用

1.2 in文件结构格式

1.3 in文件基本语法：结合实例，讲解in文件常用命令

1.4 data文件格式

1.5 LAMMPS常见错误解决途径

☆实例操作：

运行并理解跟自己科研方向相近的例子

第一天 下午

LAMMPS

进阶

（石墨烯、金属材料模拟专题）

2 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义

——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

☆实例操作：

2.1 把剪切模型转换成拉伸模型

2.2 lattice命令石墨烯、金属、合金、高熵合金不同形状模型

2.3 石墨烯(不同力场)、金属、合金、高熵合金等拉伸剪切力学性质模拟

第二天 上午

LAMMPS

进阶

（纳米流体模拟专题）

3 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义

——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

☆实例操作：

3.1 把二维couette和poiseuille流动扩展成三维模型

3.2 建立三维管道内的poiseuille流动

3.3 进行石墨烯通道内的Couette流动和Poiseuille流动模拟

3.4 调节通道表面电荷性质、亲疏水性质，分析其对流动性质的影响

3.5 学习使用packmol，建立复杂混合溶液体系模型

3.6 模拟KCl等盐溶液的纳米流体流动

第二天 下午

LAMMPS

进阶

（热传导模拟专题）

4 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义

——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

☆实例操作：

4.1 理解导热系数意义

4.2 掌握lammps计算导热系数的几种方法

4.3 碳纳米管等导热系数的模拟计算

第三天 上午

LAMMPS

进阶

（多成分体系模拟专题）

5 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义

——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

☆实例操作：

5.1 金属、合金、高熵合金的摩擦模拟

5.2 材料切削模拟

5.3 夹层结构(graphene/C60/graphene)在不同粗糙度条件下的摩擦模拟

第三天 下午

LAMMPS

进阶

（金属、半导体材料的辐照模拟）

6 离子辐照对石墨烯、金属、碳化硅的离位损伤模拟

6.1 建立模拟体系的初始模型

6.2 PKA动能、位移随时间变化

6.3 点缺陷结构可视化

6.4 点缺陷的数量随时间变化

6.5 点缺陷的空间分布及演化过程

备选内容，根据课堂进度和学员情况决定

VMD、OVITO、msi2lmp等有机小分子建模，模型合并及模拟轨迹文件处理等

第四天 上午

LAMMPS

高级
（自建分子力场参数文件和金属有机框架材料晶体模型）

7 LAMMPS分子力场文件创建及MOFs材料建模

7.1 介绍固体材料单晶包试验数据结构，掌握基本的材料几何特征

7.2 利用MS软件构建MOFs材料单晶包模型和H2和CO2分子模型

7.3 讲解分子作用势能函数，学习编写MS软件中的力场参数文件（off文件）

7.4 简单介绍巨正则系综Monte Carlo方法

7.5 利用Sorption模块将H2和CO2分子插入到MOFs材料

7.6 编写LAMMPS力场文件（frc文件），并通过lammps程序生成data文件

7.7 运行能量最小化及体系的预松弛

7.8 模拟步骤：包括能量最小化NVT平衡，对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。

实例操作：金属有机框架（MOFs）储氢和碳捕集模拟，计算密度分布，分子的MSD等性质。

第四天 下午

LAMMPS

高级
（分子筛纳米膜分离H2/CO2混合气体模拟）

8 研究H2/CO2在ZIF-7膜材料中分离性能

——模拟文献Science 346 (6215), 1356-1359的分离过程

8.1 利用MS软件构建ZIF-7膜材料单晶包

8.2 设计H2/CO2与ZIF-7体系模型，再现文献“Science 346 (6215), 1356-1359”的实验过程。

8.3 自定义分子力场文件（frc文件），通过lammps程序生成data文件

8.4 运行能量最小化及体系的预松弛

8.5 模拟步骤：包括能量最小化NVT平衡，对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。

实例操作：VMD中查看可视化的动态轨迹，计算密度分布，分子的MSD等，抽取轨迹的动能、势能、总能量等相关数据，对轨迹进行初步分析。

部分案例图示：

专题二 ReaxFF反应力场计算开发技术与应用

第一天 上午

ReaxFF基础理论

1. ReaxFF反应力场概述

1.1. ReaxFF反应力场的发展历程和基础

1.2. ReaxFF反应力场参数分枝与详解

1.3. ReaxFF反应力场的应用领域

第一天 下午

ReaxFF基础入门

2. ReaxFF反应力场基础入门

2.1. 所需输入重要文件详解包括 control, geo, ffield等文件

2.2. 结合实例，讲解输入文件命令行，输出文件

2.3. ReaxFF反应力场简单实例操作及结果查看

2.4. ReaxFF反应力场运行软件安装和配置(standalone ReaxFF,LAMMPS)

2.5. ReaxFF 反应力场的选取和准备

第二天 上午

ReaxFF计算软件

3. 分子建模，可视与计算软件

3.1. 建模软件gview, material studio

3.2. 可视软件molden, VMD, OVITO

3.3. ReaxFF计算软件 standalone ReaxFF, LAMMPS

3.4 ReaxFF 特殊功能介绍：改变温度体积，产生特定比例混合物，设置电荷，限制优化和扫描，添加删除分子，结果查看和分析等

第二天 下午

ReaxFF计算软件

4. Lammps实例操作

4.1. LAMMPS运行设置和后处理程序软件ChemTraYzer等的安装和配置

4.2. Lammps燃烧过程简单例子（模拟和分析）

4.3. LAMMPS高级算例：模拟化学摩擦过程（CMP）：建模，loading和shearing过程模拟，结果分析等

第三天 上午

ReaxFF进阶实例

5. ReaxFF进阶实例操作，理解计算模拟的过程及物理意义

实例操作：溶液中的质子转移(JPCB,JPCL文献)

5.1. 建立初始模型：重点注意事项(minimization->nvt->compress->npt->nvt)

5.2. 输入文件设置, 开启输出unfolded坐标文件

5.3. 模拟步骤：能量最小化，压缩，系综平衡等

5.4. VMD查看结果分析：msd，扩散系数，rdf，sdf, 质子追踪等

第三天 下午

ReaxFF进阶实例

实例操作：碳化硅表面石墨烯的生长（Chem. Mater文献）

5.5. 建模与输入文件，表面选取与准备

5.6. 热分解法生长石墨烯，删除表面硅

5.7. cvd法生长石墨烯，添加乙炔分子

5.8. 可视评估石墨烯质量 （模拟结果统计与可视化）

第四天 上午

ReaxFF高级实例

6. 量子化学软件CP2K入门

6.1. CP2K基本功能介绍

6.2. CP2K的下载和安装

6.3. CP2K的结构文件的建模

6.4. CP2K输入文件讲解和建立

6.5. CP2K输出文件介绍和可视化转化

第四天 下午

ReaxFF高级实例

7. CP2K结构优化、过渡态搜索和力场开发实例

7.1. CP2K研究有机分子在固体表面的吸附

7.2. CP2K过渡态计算以及结构和能量提取

7.3. ReaxFF反应力场开发所需文件详解

7.4. 提取CP2K计算结果实现ReaxFF训练集的构建

7.5. ReaxFF力场验证

交流互动环节

针对学员的问题一一作答

部分案例图示：

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专题三微流控芯片建模分析技术与应用

Comsol Multiphysics建模专题：

章节

会议要点

会议内容

时间

1.1

Comsol Multiphysics基本操作

了解Comsol Multiphysics的建模步骤与方法，熟悉基本操作流程

(08：30-09：20)

1.2

建立通道流动

建立二维及三维的通道流动，熟悉通道流动的建立过程

(09：30-10：20)

1.4

对流扩散过程模拟

建立被动式微混合器的建模分析模型，熟悉多场耦合的原理和实施步骤

(10：30-11：20)

1.7

多相流液滴分离过程模拟

以T型通道中水滴在油流中分离过程为例，实现液滴分离操作建模

(11：30-12：20)

交流答疑

IB-LBM流固耦合建模专题：

章节

会议要点

会议内容

时间

2.1

格子Boltzmann方法LBM的基本原理

了解LBM的特点、优势、基本原理

(13：30-14：20)

2.2

建立通道流动模型

建立二维通道流动，熟悉LBM的建模方法

(14：30-16：20)

2.3

耦合浸入边界法（IB）

在LBM基础上，结合IB实现IB-LBM程序框架

(16：30-17：20)

2.4

细胞建模

构建细胞的模型，利用IB-LBM实现细胞运动模拟

(08：30-10：20)

2.5

建立细胞分离模型

构造不同的通道结构，实现多细胞分离模型的设计与模拟

(10：30-12：20)

交流答疑

IB-LBM多相流建模专题：

章节

会议要点

会议内容

时间

3.1

LBM多相流模型概况与原理

了解LBM多相流的基本原理和应用案例

(13：30-14：20)

3.2

伪势模型(SCMP& MCMP) 相分离程序实现

以相分离为例，逐个环节讲解单组分多相流SCMP和多组分多相流MCMP的程序实现

(14：30-15：50)

3.3

程序验证与应用展示

在LBM基础上，结合IB实现IB-LBM程序框架

(16：00-17：20)

交流答疑

部分案例图示：

< 讲师介绍 >

微流控芯片讲师

来自国家“双一流”建设高校 、“211工程”“985工程”重点高校，教授，博士生导师。

授课讲师有着丰富的COMSOL和IB-LBM使用经验和数值模拟经验，以第一/通讯作者在《Physics of Fluids》、《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics 》、《Applied mathematical modelling》等国际Top期刊发表论文数十篇。

擅长领域：计算机建模与仿真，应用数学建模，计算流体力学等。

< 课程特色 >

本次计算课程专门为化学、材料科学研究领域量身打造，采用全方位的课程体系设计，提供无限次回放视频，发送全部案例资料，建立永不解散的课程群，在班级群内可以和相同领域内的老师同学互动交流问题，让学习不再是一个人的孤独求索。

授课老师皆来自高校一线科研岗位，理论功底扎实，经验丰富，不仅让你知其然，更让你知其所以然。课堂注重学员互动，不仅讲授软件的各种基本操作、进阶操作和文献解析，更带领你学习专题解决方案，学习如何选择合适的理论计算方法，如何分析和解读计算结果，如何判断和把握计算结果的准确性，如何做好理论计算与实验工作的紧密结合。学员更有机会获得老师一对一指导。

往期学员评价：

< 报名须知 >

LAMMPS分子动力学模拟技术与应用

2024年03月30日-03月31日

2024年04月04日-04月05日
(直播4天)

ReaxFF反应力场计算开发与应用

2024年04月13日-04月14日

2024年04月20日-04月21日

(直播4天)

微流控芯片建模分析技术与应用

2024年04月19日-2024年04月21日

（线下报道1天，北京面授2天）

报名费用（含报名费、培训费、资料费）

LAMMPS分子动力学模拟技术与应用

(直播4天)

￥3900元/人

ReaxFF反应力场计算开发与应用

(直播4天)

￥4500元/人

微流控芯片建模分析技术与应用
(线下2天)

￥3300元/人

第一性原理计算方法及应用
(精品录播)

￥1999元/人

机器学习材料性能预测与材料基因工程应用
(精品录播)

￥1299元/人

☆价格优惠：

优惠一：2024年3月15日前报名缴费可享受200元早鸟价优惠（仅限前十名）；

优惠二：凡老学员推荐报名者，可享受额外一百元优惠；

费用提供用于报销的正规机打发票及盖有公章的纸质通知文件；

北京中科四方生物科技有限公司作为本次会议会务合作单位，负责注册费用收取和开具发票；如需开具会议费的单位请联系招生老师索取会议邀请函。

联系方式