在科研领域，理论计算就如同强大的 “显微镜” 与 “望远镜”，能跨越微观到宏观尺度，揭示复杂体系的内在规律。如今，“实验 + 计算” 深度融合已成为突破科研瓶颈的关键路径。华算科技，作为专业理论计算解决方案服务商，以量子化学、密度泛函理论、分子动力学、高通量筛选与机器学习等前沿技术为依托，构建起强大技术矩阵，为材料、催化、能源、生物等众多领域提供专业理论计算服务。今天，为大家着重介绍华算科技基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算服务 。
华算科技技术实力：多尺度计算与高端软件的深度融合专业铸就卓越华算科技的核心竞争力在于其全流程的多尺度计算服务，涵盖从电子结构到宏观性能的多层级模拟。其计算方案基于VASP、Materials Studio、CP2K、QE等国际主流软件，结合量子化学计算（如薛定谔方程求解）与分子动力学模拟（如Gromacs、LAMMPS），实现从单原子反应机理到复杂体系动态行为的精准预测。
其次华算科技汇聚了一批海外高层次人才组成的全职技术团队 。这些专业人员在多尺度理论计算领域经验丰富，无论是复杂的电子性质计算，还是精细的反应机理研究，都能凭借深厚的专业知识和丰富的实践经验，为客户提供精准的计算解决方案。此外，华算科技还配备了超级计算机平台，强大的计算硬件资源能够满足大规模、高复杂度的计算任务，大大缩短计算周期，让科研进程更加高效 。
电子性质精准计算能带、态密度（DOS）、电荷转移（差分电荷密度、电荷局域密度），解密材料导电、催化活性本源。
反应机理深入揭示HER、OER、NRR、CO2RR等关键反应路径，绘制自由能垒图，为电催化、光催化材料设计提供理论基石。
光学性质高效模拟光吸收谱、介电函数、载流子迁移率、声子谱及热导率，助力光学器件、热电材料开发。
吸附体系精准分析材料表界面吸附行为（晶体表面、二维材料、团簇）及离子扩散能垒/路径，优化电池电极、分离膜设计。
过渡态搜索锁定反应能垒，明确理论反应路径，为新材料新反应提供关键理论支撑。
应用领域：从基础材料到前沿科技的全覆盖华算科技的计算服务已覆盖催化、电池、半导体、金属材料、非金属材料、合金、纳米材料等数十个领域。其在锂硫电池研究中，通过第一性原理计算预测电极材料的稳定性与界面反应特性，为下一代储能技术的突破奠定基础。此外，二维材料与团簇模型的模拟能力，也广泛应用于光催化、荧光材料设计及生物大分子相互作用研究。
案例1：钙钛矿计算
1. 分子结构优化：使用ωB97X-D3/def2-TZVP基组对cis-CyDAI₂和trans-CyDAI₂的分子结构进行优化，确保分子构型的稳定性。
2. 静电势（ESP）和偶极矩计算：通过ωB97M-V/def2-TZVPD基组计算了cis-CyDAI₂和trans-CyDAI₂的静电势和偶极矩，发现cis-CyDAI₂具有较大的偶极矩（3.85 D），而trans-CyDAI₂的偶极矩为0 D。
3. 表面相互作用模拟：使用VASP软件模拟了cis-CyDAI₂和trans-CyDAI₂与钙钛矿表面的相互作用，发现cis-CyDAI₂在钙钛矿表面形成稳定的分子偶极层，减少了界面复合。
4. 缺陷钝化效果：通过DFT计算，发现cis-CyDAI₂对碘空位等缺陷的钝化效果优于trans-CyDAI₂，进一步解释了其提升器件性能的机制。
5. 晶格结构分析：计算了cis-CyDAI₂和trans-CyDAI₂处理后的钙钛矿晶格结构，发现cis-CyDAI₂导致更大的晶格畸变，但其在表面形成的稳定偶极层有助于减少非辐射复合。
案例2：催化计算
1. 电荷密度分析：DFT计算显示，N掺杂碳支持物上的Cu原子向支持物转移了0.39 e⁻，高于未掺杂系统的0.31 e⁻，表明Cu与N掺杂支持物之间的相互作用更强。
2. 电子结构：投影态密度（PDOS）计算表明，Cu的3d轨道与C/N的2p轨道在费米能级附近重叠，N掺杂导致Cu的d带中心下移，增强了反应吸附物的结合能力。
3. O₂活化路径：DFT揭示了O₂在Cu/C-N和Cu/C催化剂上的活化路径，包括OOH中间体的形成，表明O₂通过三电子转移路径生成OH。
4. OH吸附能：计算显示，OH在Cu/C-N上的吸附能（-1.26 eV）比在Cu/C上（-1.36 eV）更有利，表明OH更倾向于在Cu表面局部化，从而选择性氧化葡萄糖。
案例3：电池计算
1. 表面能与晶面暴露：通过DFT计算，发现[010]晶面的表面能（3.61 J m⁻²）显著高于[001]晶面（1.82 J m⁻²），表明[010]晶面在烧结过程中更易暴露，有利于Na⁺的扩散和反应动力学。
2. Na⁺迁移能垒：计算表明，Na⁺沿[010]方向的迁移能垒（Path B: 4.251 eV）远低于沿[001]方向的迁移能垒（Path A: 9.262 eV），证实[010]晶面是Na⁺扩散的活性通道。
3. 表面与体相迁移对比：表面附近的Na⁺迁移能垒（Path D: 0.184 eV）显著低于体相内的迁移能垒（Path C: 0.326 eV），表明表面Na⁺更易脱嵌，强调了控制活性晶面暴露的重要性。
4. Mn-O键强化：通过DFT计算和实验验证，发现Mn-O键的强化抑制了晶格氧的过度氧化和O-O凝聚损失，稳定了氧阴离子氧化还原反应，提升了材料的循环稳定性。
案例4：团簇计算
1. DFT计算模型：通过密度泛函理论（DFT）计算，验证了E-S型π-π堆叠相互作用的存在，计算结果显示两个π系统之间的平面距离为3.27 Å，偶极矩为3.96 D，相互作用能为-35.68 kJ/mol，符合π-π堆叠相互作用的典型特征。
2. 相互作用区域分析：IRI与sign(λ2)ρ的散点图显示，两个绿色峰出现在水平轴附近，表明E-S型π-π堆叠相互作用为弱相互作用。
3. 静电势分析：静电势等值面图显示，两个π平面之间的电子分布表现出离域行为，进一步证实了E-S型π-π堆叠相互作用的存在。
4. 分子轨道能隙：计算了E-S型π-π堆叠相互作用的分子轨道能隙，发现相互作用建立后，两个吲哚的分子轨道能隙ΔE = 0.26158 eV，与S-S型和E-E型π-π堆叠相互作用的能隙相近。
客户价值：从“计算”到“顶刊”的科研加速器华算科技的成果不仅体现在技术层面，更体现在客户满意度与科研产出上。其服务已助力1000+科研单位完成50000+项理论计算，并有计算结果被Nature、Science等顶级期刊收录，客户一致评价为“计算结果精准可靠”“效率提升显著”等好评。
随着深度学习与高性能计算的结合，华算科技正进一步提升计算效率与精度。其基于DFT的计算框架已与AI算法融合，通过机器学习加速材料筛选流程，同时保持理论计算的准确性。此外，其GPU加速计算与线性标度DFT方法的开发，正推动其服务范围向更大体系（如千万级原子）与更长模拟时间扩展。
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