探寻化学过程微观机理及过程控制的研究是现代物理化学学科的理论基础。其中化学反应过程、分子构象转变中往往都有过渡态的存在，由于过渡态结构存在时间极短，所以很难通过实验方法获得。分子模拟方法是搜索过渡态结构，研究反应机理的有效手段。

「MatCloud+材料云模拟软件平台整合了VTST中的NEB和Dimer工具包及代码进行过渡态搜索。」

1、MatCloud+进行过渡态搜索仅需如下四步：

1）创建模拟结构集（初态和末态结构）

2）拖拽组件形成过渡态搜索工作流

3）设置过渡态搜索参数并提交计算

4）查看计算结果（活化能垒、过渡态等）

2、文献案例重现—用MatCloud+实现过渡态搜索

我们以研究石墨烯的文献：J.Phys.Chem.C 2012,116,19321−19326为参考文献，利用MatCloud+软件重现了文中石墨烯上水分子解离吸附的过渡态搜索过程及其计算结果。

研究背景

材料湿润特性的可控操作具有多种应用。实验研究表明石墨烯是强疏水性材料，随着智能表面概念的提出，可逆的控制石墨烯表面的润湿性就显得尤为重要。

文献采用第一性原理计算方法，研究在不同的外加电场作用下，水分子在石墨烯表面上的解离吸附过程的过渡态，并通过过渡态搜索得到的活化能垒的大小和变化说明石墨烯的亲水和疏水转变。

MatCloud+ 重现文献的模拟结果

MatCloud+平台结合NEB+Dimer计算，将直接呈现过渡态结构、反应势能图、活化能垒、反应能，以及反应轨迹动画。

Q: 我如何学习和重复以上案例？

A：即刻登录注册，试用最新的MatCloud+材料云计算平台：

登录地址：http://www.matcloudplus.com/

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过渡态搜索具体操作流程及参数设置均在MatCloud+平台的使用帮助中给出。

如下链接附案例中初、末态结构供参考。

http://suo.im/5ZYoAz  

http://suo.im/6mBGFH

3、

过渡态搜索专业词汇注释

过渡态理论（Transition State Theory）

化学反应可以看成一个从反应物到产物逐渐过渡的连续过程，如果我们把反应的中间阶段想象成一个真实的结构，那么这个中间阶段的结构被称为过渡态或中间体，其中过渡态是反应路径上能量最高点对应的结构（鞍点）。

基元反应(Elementary Reactions)

化学反应过程中只需要克服一个活化能垒的反应称为基元反应。研究反应机理时，反应过程通常需要用一个或多个基元反应描述，活化能垒最高的那一步反应速率最慢，是整个反应的决速步骤。

势能图（Potential Energy Profile）

在一个基元反应中，体系能量随着反应坐标系统地变化就构成了势能图。

活化能垒（Energy Barrier）

过渡态结构与反应物结构的能量差，简称为能垒。

反应能（Reaction Energy）

产物结构和反应物结构的能量差。

反应坐标（Reaction Coordinate）

反应物体系转变成产物体系过程中沿反应体系中各原子的相对位置，是一个连续变化的参数。

Nudged Elastic Band（NEB）算法

NEB算法是一种寻找已知反应物和产物之间的鞍点和最小能量路径的方法。

Dimer 算法

Dimer算法通过平移、旋转Dimer搜索初猜结构附近的鞍点