用高通量分子模拟方法预测化工材料热力学性质
龚正，曹风雷，吴量，孙淮*
上海交通大学化学化工学院
摘要
和基于第一性原理针对具有高对称性固体材料的高通量计算对比，软物质高通量计算具有更大的挑战性。其中关键问题是基于统计力学原理的分子模拟方法除了计算量超大，更需要可以准确描述分子间相互作用的普适力场。用高通量计算可以发现并解决系统性的问题，系统提高预测的可靠性和准确性，从而实现用计算数据补充和取代实验数据的愿望。为此我们在已开发的力场基础上，开发了一个可以用来完成高通量分子模拟计算的程序，并以有机溶剂分子、离子液体及二元混合物三类292种分子体系的热力学性质，6549个数据点为目标完成了计算，通过和实验数据对比验证了计算方法可行性和力场精确度。进一步我们预测了1242个碳氢化合物分子在不同温度和压力下的PVT性质，共计218592个数据点，拓展了高通量计算平台的适用范围。同时，我们构建了一个以在线数据库平台，分享计算方法和计算数据。
DOI: 10.12110/firstfmge.20171121.407
上海交通大学长聘教授，化学荣誉计划项目主任
孙淮教授1982毕业于四川大学化学系, 1985年在四川大学获得硕士学位，1990年在美国华盛顿大学（UW）获得博士学位。1990 到2003年在美国高科技企业工作，历任助理研究员，研究员和主任研究员。2003年起受聘上海交通大学化学化工学院任教授，2017年起任上海交通大学长聘教授。2014年起兼任上海交通大学荣誉计划化学项目主任。他多年从事分子力学力场方法的研究和开发，主要贡献包括在材料科学分子模拟中得到广为应用的COMPASS力场。主持承担了自然科学基金6项、973子课题项目1项、企业合作项目12项，参与973项目2项。发表论文108篇，总它引7500余次。2002年以来连续参加美国工业流体模拟挑战赛（IFPSC），取得三次冠军。目前，正在从事的研究工作主要是：1）建立可扩展，可迁移的全原子力场和粗粒化力场方法，开发通用的TEAM全原子力场，以及在此基础上开发的粗粒化力场。2）研究加速动力学，副本交换动力学和亚稳动力学方法的应用，提升模拟效率，计算复杂自由能势能面。3）计算流体的热力学和传输性质。预测自组装，表面活性剂的临界胶束浓度和形貌，气体在材料表面及多孔材料的吸附，沸石催化及水热合成化学。用分子模拟方法计算化工材料热力学性质的高通量计算方法以及互联网数据共享平台。