课题基金基金详情
同步辐射光谱预测方法(Bethe-Salpeter程序)的发展及其应用
结题报告
批准号:
11375127
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
Keith Gilmore
依托单位:
学科分类:
A30.核技术及其应用
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
董慧龙、孙晓甜、杜春苗、徐晓娟、党雪洁、谭朋利、李敏
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
X射线光谱法是应用于不同学科的重要分析工具,对其进行理论预测的重要性不言而喻,但是目前基于第一性原理代码预测大尺度体系的精确的X-射线吸收光谱的方法还不成熟。我们研发的Bethe-Salpeter程序可以预测X射线的吸收、发射、散射光谱,但目前程序的计算成本很高。本项目书提出了三个途径以提高程序的效率,首先,我们将用Quantum Espresso取代ABINIT作为我们程序中更有效的DFT的计算手段;其次,我们将改进我们的程序以兼容超软赝势;第三,我们将k空间插值手段用在布里渊区的积分过程以提高程序的效率,从而可以将当前程序的速度提高1000倍,可预测体系的大小也可以提高100倍。本项目同时将新方法应用于不同的复杂体系:例如研究赤铁矿中氧空位对其分解水效率的影响,再如研究OLED分子Alq3的衰变机制。本项目的顺利实施将获得国际领先的光谱预测程序,在理论方面增强中国光源领域的科技创新能力
英文摘要
X-ray spectroscopy is an essential characterization tool to scientists of all disciplines. Experiments employing x-ray measurements have led to 20 Nobel Prizes in Physics, Chemistry and Medicine. While synchrotron-base experiments are indispensable, gaining a complete understanding from data is non-trivial. Experiment and theory must work together. Presently, there is no first-principles code that can produce accurate x-ray absorption spectra for large-scale systems. Our Bethe-Salpeter code can generate accurate X-ray Absorption Spectra, X-ray Emission Spectra, and Non-Resonant Inelastic X-ray Scattering spectra , but at high computational cost. We propose three efficiency improvements to our code that will increase its speed by a factor of 1000 allowing us to perform calculations on systems 100 times larger than currently feasible. First, we will replace Abinit by Quantum Espresso for the initial DFT stage of the calculation. Second, we will make the entire code compatible with ultrasoft pseudopotentials. Third, we will incorporate a k-space interpolation scheme for performing fast intergrations over the Brillouin zone. The resulting code will be world-leading. This project represents a simple means of greatly amplifying the scientific productivity of the Chinese national lightsources. To demonstrate the capabilities of the improved code we perform large-scale spectral calculations on systems with energy and biological applications. Specifically, we investigate the structure of bonds in water with the goal of accurately studying chemicals in an aqueous environment, we probe the effect that oxygen vacancies have on the water splitting efficiency of hematite, and we perform spectral characterizations of decay products of the oLED molecule Alq3 in an effort to understand the device failure process.
整个项目按照预定的计划顺利完成,在本项目的资助下,在J. Phys. Chem. C等本领域一流学术期刊发表论文7篇。在本项目的资助下,共培养1名博士生,3名硕士研究生。.X 射线光谱法是应用于不同学科的重要分析工具, 对其进行理论预测的重要性不言而喻,但是目前基于第一性原理代码预测大尺度体系的精确的 X-射线吸收光谱的方法还不成熟。我们研发的 Bethe-Salpeter 程序可以较快预测 X 射线的吸收、 发射、 散射光谱。 项目管理合理,实施进度顺利,顺利完成了项目的研究目标,具体包括:1. 基于OCEAN代码,发展高效的用于同步辐射光谱的预测程序,促进中国同步辐射预测技术的发展;2. 目前OLED设备寿命太短,受限于通过水解反应分解AlQ3。本项目使用分子动力学模拟这个反应和确定衰变产物;3. 研究赤铁矿,计算X射线吸收光谱,确定最有利的氧空位的配置,验证它们在光电化学电池设备中的机理;4. 研究硅纳米柱,计算X射线吸收光谱,研究异质结界面处重组机制,以减少界面重组并提高硅电池的效率。.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
B40 fullerene: An efficient material for CO2 capture, storage and separation
B40富勒烯:用于二氧化碳捕获、储存和分离的高效材料
DOI:10.1016/j.cap.2015.06.008
发表时间:2015-09-01
期刊:CURRENT APPLIED PHYSICS
影响因子:2.4
作者:Dong, Huilong;Lin, Bin;Li, Youyong
通讯作者:Li, Youyong
Aggregated single-walled carbon nanotubes absorbs and deforms dopamine-related proteins based on molecular dynamics simulations
基于分子动力学模拟,聚集的单壁碳纳米管吸收多巴胺相关蛋白质并使其变形
DOI:--
发表时间:2017
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Yi Yu;Huiyong Sun;Keith Gilmore;Tingjun Hou;Sui-Dong Wang;Youyong Li
通讯作者:Youyong Li
Theoretical investigations on SiC2 siligraphene as promising metal-free catalyst for oxygen reduction reaction
SiC2硅石墨烯作为有前景的氧还原反应无金属催化剂的理论研究
DOI:10.1016/j.jpowsour.2015.09.014
发表时间:2015-12-20
期刊:JOURNAL OF POWER SOURCES
影响因子:9.2
作者:Dong, Huilong;Lin, Bin;Li, Youyong
通讯作者:Li, Youyong
DOI:10.1016/j.cpc.2015.08.014
发表时间:2015-12-01
期刊:COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS
影响因子:6.3
作者:Gilmore, K.;Vinson, John;Rehr, J. J.
通讯作者:Rehr, J. J.
DOI:10.1021/jp408666q
发表时间:2014-01
期刊:J. Phys. Chem. C
影响因子:--
作者:John S. Tse;Michael Hanfl;Roxana Flacau;Serge Desgreniers;Zucheng Li;Kolja Mende;Keith Gilmore;Alex;er Nyrow;Marco Moretti Sala;Christian Sternemann
通讯作者:Christian Sternemann
国内基金
海外基金