BAND应用案例:周期性体系第一性原理计算

BAND作为新兴第一性原理计算软件,在材料化学领域具有非常鲜明的特点:

  1. 由于BAND中的表面模型为真实的二维模型,因此不再需要人为地添加真空层,也不需要进行偶极矫正,对表面吸附计算的可靠度与效率高于平面波程序。
  2. 一维、二维体系计算效率与精度高于平面波程序
  3. 擅长成键分析,例如表面成键的键能分析(pEDA)、共价键成键机理研究(NOCV)
  4. 分析能带与化学键的关系(Crystal Orbital Overlap Population)比基于平面波方法的COHP更佳。
  5. 不依赖于赝势,计算元素周期表中所有元素
  6. 比平面波方法更快的杂化泛函计算

一、精选案例

2024

  1. 【台湾清华大学】使用Pd增强的Ni-CaO双功能纳米材料甲烷铋重整高效集成钙环, Chemical Engineering Journal 2024, 157302, DOI: 10.1016/j.cej.2024.157302
  2. Be/Mg装饰六角二碲化铬(CrTe2)储氢应用的计算研究, Journal of Energy Storage, Volume 103, Part A, 1 December 2024, 114221,DOI: 10.1016/j.est.2024.114221
  3. 双自由基作为金属-有机玩具模型Pt3(HIB)2中的拓扑电荷载子, J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c09993
  4. 平衡梯度扩展的贡献:精确结合能、带隙的非经验 meta-GGA, Phys. Rev. Lett., 2024, 133, 136402, DOI:10.1103/PhysRevLett.133.136402
  5. TiC3作为钙离子电池高效阳极的计算分析, Journal of Energy Storage, Volume 98, Part A, 15 September 2024, 113111
  6. 纯铋和锂修饰铋检测挥发性有机化合物的计算研究, Journal of Molecular Liquids, Available online 25 July 2024, 125625
  7. 紫外上转换发光的四卤代锌酸三苯基鏻:合成、光学性质和DFT计算, Materials Today Chemistry, Volume 39, 2024, 102173, DOI: 10.1016/j.mtchem.2024.102173
  8. 【清华大学】理解二维富勒烯单层的电子结构和化学键, Inorg. Chem., 2024, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.4c00811
  9. 碱金属修饰MgB2材料大容量储氢的计算探索, Journal of Power Sources, Volume 613, 2024, 234881
  10. 二维Sc2N-MXene储氢能力的DFT研究, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 69, 5 June 2024, Pages 740-748, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.05.091
  11. Fe和Mn催化六方氮化硼储氢应用的计算研究, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 65, 2 May 2024, Pages 727-739, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.03.335
  12. 【南京大学陆海鸣教授课题组】LaFe$_{11.5-x}$Mn$_x$Si$_{1.5}$化合物中Mn掺杂引起磁变化的起源, Scripta Materialia, 2024, 247, 116114, DOI: 10.1016/j.scriptamat.2024.116114
  13. 溶液时效促进阳离子/卤化物钙钛矿混合物中六角多晶型形成, Chem. Mater., 2024, DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02694
  14. 二维富碳碳化钛(TiC3)作为钾离子电池大容量阳极, Appl. Surf. Sci., 2024, Volume 659, 30 June 2024, 159879, DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.159879
  15. Mn掺杂MoS2纳米片改善析氢性能的DFT QTAIM分析, Materials Today Comm.,2024, 38, 107786

2023

  1. 用于冲击和耐磨合金的富地球金属三元硼化物Mo2(Fe,Mn)B2固溶体的热力学和力学性能, Mater. Adv., 2023, 4, 3822-3838, DOI:10.1039/D3MA00313B
  2. 【南京工业大学】氮氧共修饰碳纳米管结构稳定性和氮氧化物吸附的DFT模拟, Surfaces and Interfaces, 2023, DOI: 10.1016/j.surfin.2023.103498
  3. 【南京大学】非金属原子嵌入二维 GaN 双层中的半金属性研究(Appl. Phys. Lett. 2023)
  4. 【国内课题组】相邻的Te原子对原子分散的Fe位点的电子诱导促进电还原中的CO2活化, Chem Catalysis, 2023, DOI: 10.1016/j.checat.2023.100610

2022

2021

2020

更早

非平衡格林函数-电子输运

  1. 用于自旋薄膜晶体管的三维过渡金属掺杂SnO单层的量子电子输运特性, Optical and Quantum Electronics, 2024, Volume 56, 1169
  2. 硒化镉团簇的吸附:一种利用扶手椅石墨烯纳米带增强太阳能转换的新方法,AIP Advances, 2024, 14, 035020, DOI: 10.1063/5.0187458
  3. Electronic pathway of the exciplex emitters. Unraveling the emission properties from theoretical calculations, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2024, DOI: 10.1016/j.jphotochem.2024.115547
  4. A DFT study of quantum electronic transport properties of InTeCl, Materials Science in Semiconductor Processing, 2023, DOI: 10.1016/j.mssp.2023.107842
  5. Electron Transport Through Octahedral Molybdenum Chalcogenide Clusters in Electrode–Cluster–Electrode Systems, Journal of Structural Chemistry volume 64, pages1525–1531 (2023)

二、其他案例

2025

  1. 二硼化钼和四硼化钼气敏应用中工业附属气体的DFT比较研究, Adsorption, 2025, 31, 1, DOI: 10.1007/s10450-024-00562-8
  2. 揭示二维SrRuO3作为锂、钠、镁、钙、钾和锌离子电池阳极材料的潜力:结构、电子和电化学性能的第一性原理研究, Journal of Energy Storage, 2025, Volume 105, 114634
  3. In2CO块体和表面结构、电子、光学和热力学性质的第一性原理研究, Materials Science in Semiconductor Processing, 2025, Volume 186, 109092
  4. 铋烯和锑烯作为顺铂药物载体的理论比较研究, Chemical Physics, Volume 588, 2025, 112460, DOI: 10.1016/j.chemphys.2024.112460

2024

  1. 二维相分离石墨烯/六角氮化硼单层的密度泛函理论研究;带隙、带边位置和光活性, J. Phys. Chem. C 2024, DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c06121
  2. 固态储氢的前景:二维In2CO的第一性原理研究, International Journal of Hydrogen Energy, 2024, Volume 95, Pages 510-519
  3. 金属性指数与化学键合的其他拓扑特征之间的关系, J Struct Chem., 2024, 65, 1903–1913
  4. 新型2H铬二碲化物作为锂/钾离子电池负极材料的计算研究, RSC Adv., 2024, 14, 34515-34525, DOI: 10.1039/D4RA06789D
  5. 电场增强锂离子电池中五石墨烯纳米带阳极的电子和扩散性能, RSC Adv., 2024, 14, 33524-33535, DOI: 10.1039/D4RA05464D
  6. 变压器油中溶解气体分子在纯硼苯和Li/Ag改性硼苯单层上的吸附行为, Materials Science in Semiconductor Processing, Volume 185, January 2025, 109005
  7. 高容量、高稳定性镁/锌离子电池新型负极材料铋的DFT计算, Phys. Chem. Chem. Phys., 2024, DOI: 10.1039/D4CP03154G
  8. 锑烯作为卡莫司汀、洛莫司汀和亚硝脲类抗癌药物递送载体的DFT研究, Molecular Physics , 2024, DOI: 10.1080/00268976.2024.2413008
  9. 【宁夏大学】协同多金属活化:提高铁酸钙氧载体在化学循环燃烧中的性能, Energy & Fuels, 2024, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.4c02587
  10. 基于平行扩散Warburg模型的锂离子电池固态扩散阻抗研究,Journal of the Electrochemical Society, 2024, 171, 060539, DOI: 10.1149/1945-7111/ad5707
  11. 质子与黄铁矿被分子氧水氧化的关系, Minerals Engineering, 2024, 217, 108968
  12. 硼酚作为卡莫司汀和亚硝基脲类抗癌药物的一种有前途的药物递送载体的DFT比较研究, Chemical Physics Letters, 2024, 14160, DOI: 10.1016/j.cplett.2024.141606
  13. 纯净和金装饰的二碲化钨作为检测人类呼出气体中挥发性有机化合物的传感材料:DFT分析, RSC Adv., 2024, 14, 26788-26800
  14. 扩展体系能量分解分析(pEDA-NOCV)揭示五环醚衍生物在硅和锗表面反应性的趋势, European Journal of Organic Chemistry, 2024, DOI: 10.1002/ejoc.202400560
  15. 铅和锡基金属卤化物钙钛矿结构表面的从头计算研究, Zeitschrift für Physikalische Chemie,2024, DOI: 10.1515/zpch-2024-0616
  16. 【南京工业大学】单原子Pt负载ZrO2表面的界面吸附和催化增强甲醛氧化, Surfaces and Interfaces, Available online 26 July 2024, 104871
  17. 利用反应分子动力学研究铁纳米粒子在外部静电场下的氧化, J. Phys. Chem. C, 2024, DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c00722
  18. 计算探索纯WTe2和银修饰WTe2检测挥发性有机化合物(VOC)的潜力, Materials Science in Semiconductor Processing, Volume 182, 1 November 2024, 108710
  19. 电阻开关研究的密度泛函理论和分子动力学模拟, Materials Science and Engineering: R: Reports, Volume 160, September 2024, 100825
  20. 定向碳纳米管/碳基复合材料应力石墨化的理论与实验联合研究, Computational Materials Science, 2024, Volume 232, 112665, DOI: 10.1016/j.commatsci.2023.112665
  21. 电场增强用于锂离子电池的五石墨烯纳米带的电子和扩散性能:第一性原理研究, https://arxiv.org/pdf/2406.13096
  22. 不同甲酚在铋表面吸附的DFT研究, RSC Adv., 2024, 14(26), 18787–18797
  23. 纯锑和锑/铋异质结构检测热失控气体的计算研究, Sensors and Actuators A: Physical, 2024, 115598, DOI: 10.1016/j.sna.2024.115598
  24. 组成为TixCe4-xO6的Ce取代Ti2O3板的结构和电子性质的第一性原理研究,其中x=0,1,2,3,4, Materials Science in Semiconductor Processing, Volume 180, September 2024, 108566, DOI: 10.1016/j.mssp.2024.108566
  25. 预测V掺杂SiC纳米管电子和磁性能的第一性原理深度学习框架, Microsystem Technologies, 2024, DOI: 10.21203/rs.3.rs-4259943/v1
  26. 4d过渡金属在B$_4$C$_3$上吸附的稀磁半导体行为研究, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Available online 12 April 2024, 172045, DOI: 10.1016/j.jmmm.2024.172045
  27. GO表面吸附法高效去除污水中有毒偶氮染料, PloS one, 2024, DOI: 10.1371/journal.pone.0299364
  28. 机械化学环罗丹化反应结晶中间体的相互作用和反应性, Phys. Chem. Chem. Phys., 2024,26, 2228-2241
  29. 从周期DFT计算Ts、At氧化物和羟基化合物与金表面的反应性, Phys. Chem. Chem. Phys., 2024, DOI: 10.1039/D3CP05645G
  30. B4C3作为锂离子电池电位电极材料的应用前景, Materials Science in Semiconductor Processing, Volume 176, 15 June 2024, 108320, DOI: 10.1016/j.mssp.2024.108320
  31. 铁修饰h-BN对有害气体传感潜力的DFT研究, RSC Adv., 2024, 14, 7040-7051
  32. Electronic pathway of the exciplex emitters. Unraveling the emission properties from theoretical calculations, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2024, DOI: 10.1016/j.jphotochem.2024.115547
  33. Al2CO双层阳极材料在镁离子电池中的电位解析及对锂离子电池的不适用性, Journal of Alloys and Compounds, 2024, Volume 981, 25 April 2024, 173697, DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.173697
  34. 钯修饰石墨烯惰性气体传感电子输运机理的第一性原理研究, Opt Quant Electron, 2024, 56, 392, DOI:10.1007/s11082-023-05934-y
  35. 锂在双层TiC3中吸附和嵌入的计算, Electrochimica Acta, 2024, DOI: 10.1016/j.electacta.2024.143763

2023

  1. 【云南大学刘世熙教授课题组】氮掺杂二硫化钒负载单原子催化剂电催化还原CO2的计算研究, Applied Surface Science, Volume 640, 2023, 158279, DOI: 10.1016/j.apsusc.2023.158279
  2. 基于Hilbert–Schmidt独立性准则的ReaxFF重帧化灵敏度分析, J. Chem. Theory Comput. 2023, 19, 9, 2557–2573, DOI: 10.1021/acs.jctc.2c01320
  3. 结晶中间体在机械化学环罗丹化反应中的作用——原位X射线粉末衍射和计算, Chemistry a Europe Journal, DOI: 10.1002/chem.202301290
  4. 沉积后退火温度作为调节溶胶-凝胶旋涂氧化铝薄膜化学和电子性能的工具, SSRN: https://ssrn.com/abstract=4525238, http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4525238
  5. 沉积后退火工艺作为一种缺陷驱动工具,用于调整溶胶-凝胶旋涂氧化铝薄膜的化学和电子性能, Applied Surface Science, Volume 640, 2023, 158293
  6. 粉末样品中与顺磁性钴(II)离子直接结合的氯原子的固态35/37Cl NMR检测, Magnetic Resonance in Chemistry, 2023, DOI: 10.1002/mrc.5407
  7. 根据周期DFT计算对1族和2族元素(包括元素119和120)在羟基化石英表面上的性质和吸附行为的理论预测, Molecular Physics, 2023, DOI: 10.1080/00268976.2023.2293229
  8. 【南方科技大学李隽课题组】固定在MoS2载体上的Fe3和Ru3单团簇催化剂用于CO2的选择性加氢, ACS Catal. 2023, 13, 8413−8422
  9. 【国内课题组】基于第一性原理的甲烷离解催化剂的合理设计, Molecular Physics, 2023, DOI: 10.1080/00268976.2023.2288936
  10. 功能化碳苯酚作为高容量通用气体吸附剂的从头算研究, Computational Materials Science, 2023, DOI: 10.1016/j.commatsci.2023.112665
  11. 过渡金属二硫族化合物——一类重要的层状材料, Layeredness in Materials, 2023, 103–140
  12. 硝酸铀酰铷中铷位置的电场梯度和$^{85}$Rb和$^{87}$Rb的四极矩, Chemical Physics, 2023, DOI: 10.1016/j.chemphys.2023.112094
  13. Two-Component GW Calculations: Cubic Scaling Implementation and Comparison of Vertex-Corrected and Partially Self-Consistent GW Variants, J. Chem. Theory Comput. 2023, DOI: 10.1021/acs.jctc.3c00512
  14. B4C3 单层吸附 3d 过渡金属的自旋电子学性能:DFT展望, Journal of Physics and Chemistry of Solids, Available online 9 August 2023, 111599, DOI: 10.1016/j.jpcs.2023.111599
  15. Fe:SnO单层电子和磁性能的第一性原理研究,Optical and Quantum Electronics volume 55, Article number: 914 (2023)
  16. 用于气体传感应用的工业附属气体在弯曲氧化铝上的吸附, Journal of Molecular Modeling volume 29, Article number: 267 (2023)
  17. 4D和5D过渡金属在锑烯上的吸附用于光电子和自旋电子学应用, J MAGN MAGN MATER, DOI: 10.1016/j.jmmm.2023.170968
  18. Enhancing ReaxFF for Molecular Dynamics Simulations of Lithium-Ion Batteries: An interactive reparameterization protocol, arxiv.org
  19. HF、HCl和H2O在YF3表面的化学键合:第一性原理定量研究, J COMPUT CHEM, 2023, DOI: 10.1002/jcc.27168
  20. 三维过渡金属掺杂SnO单层基稀磁半导体的第一性原理研究, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2023, DOI: 10.1016/j.jmmm.2023.170897
  21. 超重7p元素及其化合物在金表面吸附行为的理论研究及其与较轻同系物的比较, Physical Chemistry Chemical Physics, 2023, DOI: 10.1039/D3CP00856H
  22. Ternary heterostructures of GO, MoS, and g-C: Synthesis, stability and properties, Results in Surfaces and Interfaces, 2023, DOI: 10.1016/j.rsurfi.2023.100115
  23. 具有P,P′-二质子双(2-二苯基膦基苯基)醚的四碘锰酸盐(II)化合物表现出出乎意料的短发光寿命, Journal of Structural Chemistry volume 64, pages398–409 (2023)
  24. 镁修饰锑烯储氢材料的DFT展望, Materials Science in Semiconductor Processing, 2023,Volume 161, July 2023, 107471, DOI:10.1016/j.mssp.2023.107471
  25. 微波辅助溶胶-凝胶法制备尖晶石型锰铬氧化物纳米粉体的磁介电耦合和电化学性能的改善, Journal of Alloys and Compounds, 2023, DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.169909

2022

2021

2020

2019

早期