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Simulating Chemical Processes Atom by Atom
在之前的博客中，我们介绍了BIOVIA Materials Studio如何帮助计算化学反应中单个步骤的反应路径、活化能、过渡态和反应速率。材料工作室在这方面的新瑞士军刀是FlexTS，它彻底改变了过渡状态搜索。在这篇博客中，我们将以之前讨论的化学过程和速率为基础，讨论如何使用Materials Studio来理解化学动力学。
1. Chemical Reaction Dynamics in
BIOVIA Materials Studio
BIOVIA材料工作室包含多种工具，以研究不同层次的反应动力学细节，所有这些都基于化学过程速率。
Cantera材料工作室可以为非常大的系统集成反应化学，如燃烧或催化反应器。它使用反应机制来计算整个反应堆的物种进化，可以覆盖的长度和时间尺度几乎比材料工作室的其他任何东西都大。Materials Studio的优势在于能够使用FlexTS和上一篇文章中描述的reaction kinetics任务计算反应速率，并将其无缝集成到现有的反应机制中。Materials Studio Kinetix是一种动力学蒙特卡罗方法的实现，用于研究原子细节的反应表面。它提供了一个简单的界面来定义表面上的过程，同样是基于使用Materials Studio的量子力学组合中的反应分析工具计算的速率和反应能。Kinetix允许根据这些单独的速率详细设计催化表面和最佳反应条件。
2. Introducing ReactionFinder
这篇文章的主要重点是介绍自Materials Studio 2021发布以来可用的react finder。这使您能够研究催化在现实的液体环境，并提供了原子水平的洞察到复杂的结构关系。reaction finder将反应速率分析与传统的分子动力学和动力学蒙特卡罗模拟结合在一起，在之前的博客文章中强调了这一点。
一个典型的reaction finder项目首先使用反应速率分析的输出来准备一个反应机理，例如反应物和产物的结构。在Materials Studio Visualizer中，设置是直观和图形化的。然后，您可以通过定期检查哪些反应是可能的，然后选择和执行单个反应，将这个整体机制应用到分子动力学模拟中。通过多次重复这一过程，你可以研究分子系统的化学进化的前所未有的细节。由于reaction finder中的反应概率是建立在量子力学反应速率计算的基础上，同时运行在经典分子动力学的速度。ReactionFinder还可以检测电子转移反应。 Reaction finder的一个关键特点是根据总反应速率选择分子动力学模拟时间，类似于动力学蒙特卡罗模拟。这种选择是确保准确地表示整个反应动力学的关键，也是确保为反应和扩散选择相应的相对时间尺度的关键。总的来说，该技术结合了量子力学DFT、分子动力学和动力学蒙特卡罗模拟的最佳方法来研究化学演化。
3. Simulating the Electrode/Electrolyte Interface in Lithium Ion Batteries
你可以研究许多可能的反应液体使用react finder。作为一个概念的证明，我们用它来模拟锂离子电池阳极附近电解液的降解。这个过程开始于电池的充电阶段，这时从阳极发出的电子不与溶液中的锂离子连接，而是在还原反应中分解电解液分子之一。在这第一步之后，整个级联反应导致降解产物在阳极附近形成一个称为固体电解质间相(SEI)的层。
Reaction finder可以研究SEI的形成和原子级结构，从使用FlexTS计算的反应机制开始，正如之前的文章中讨论的那样。
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