迈高科技·材料计算||如何利用MatCloud+计算电子密度差
电子密度差又称差分电荷、电荷密度差，是一种密度泛函理论独有的用于分析电子转移的方法，由于其分析效果直观简洁，在众多理论计算文章中频频出现。电子密度差原理简单来说就是将变化前后同一格点的电子密度作差，差值的正、负用不同的颜色来区分（VESTA中正/负通常使用黄/青色代替，也可以自定义颜色，但是具体颜色代表的含义需要指明），这样就可以直接观察到电子发生转移的位置和转移方向
本文以石墨烯吸附Li2S6后的电子密度差图为例，电子密度差的绘制分为以下5步：
1 ► 搭建并优化吸附结构；
2 ► 从结果中找出格点精度；
3 ► 拆分优化后的吸附结构；
4 ► 片段静态计算；
5 ► 电子密度差后处理。
以下我们通过MatCloud+, 给大家介绍， 如何计算电子密度差。选用MatCloud+的原因， 在于仅通过浏览器就可使用，无需下载任何软件。
计算过程
①搭建并优化吸附结构：
不会搭建吸附结构的童鞋请参考往期文章——【建模干货】自动高通量生成原子吸附模型，搭建如下工作流，提交计算后得到吸附模型优化后的构型（不想建模的可以转发本文到朋友圈，截图发送公众号后台获取模型）。
②从结果中找出格点精度：
在组件【结构优化】后处理的计算结果中找到CONTCAR和OUTCAR，并将其下载到本地，CONTCAR文件记录了计算最后一步的结构，格式与POSCAR一致，为下一步的文件拆分做准备，OUTCAR则记录了计算时的格点精度。
用任意编辑器打开OUTCAR，搜索dimension x,y,z NGXF，把NGXF、NGYF、NGZF后的整数提取出来（注意：提取整数，而非小数），此例中需要将96 96 160记录下来。
③拆分优化后的吸附结构：
CONTCAR用编辑器打开后，其内容及详细含义如下（POSCAR类似）：
如果想要研究Li2S6与石墨烯间的电荷转移，那么就需要将吸附构型拆分为Li2S6、石墨烯两个片段，根据上述CONTCAR的解释，仅需将Li2S6从晶胞中剥离出来即可，需要剪切其坐标、元素类型和原子个数，其它均保持一致，拆分后的输入文件结果如下：
拆分后的两个结构，只有蓝框内的数据不同，其它均保持一致。分别命名结构为C.vasp和Li2S6.vasp，上传至MatCloud+数据库。
④片段静态计算：
分别计算吸附构型和拆分片段的静态计算，得到电子信息文件CHGCAR。由于此步骤同时计算三个结构，此处搭建高通量并行计算工作流实现这一过程，并在静态计算添加格点精度参数NGXF=96、NGYF=96、NGZF=160，结果如下：
⑤电子密度差后处理：
到这里所有需要的输入文件已经获取完毕了，MatCloud+可自动对文件进行后处理，最终可得到如下电子密度差图。
附：迈高科技简介
北京迈高材云科技有限公司是中国新材料研发数字化领军企业，专注于材料科学领域数字化的开拓与创新，公司在中科院大力推动下组建，核心产品“MatCloud+材料云”经过团队十余年的打造，形成了集材料数据库、高通量计算筛选、多尺度模拟计算、人工智能技术、智能实验的“计算、
数据、AI、实验”四位一体的材料领域数字化解决方案，为我们的政府、企业、院校客户在研发效能和数字化转型上全面提升价值。
1.
MatCloud+平台具有图形化可视化的操作界面，支持多种量子力学和分子力学动力学程序包，如MatCloud-QE、MatCloud-MD、LAMMPS、VASP、Gaussian等（其中VASP，Gaussian需用户自带版权），实现高通量、高并发计算。平台重新定义并统一了所集成模拟软件的操作方式，通过将模拟软件功能（如结构优化、热力学性质、力学性质、电学性质）组件化呈现，拖拽组件搭建模拟预测流程（工作流），实现了模拟计算全流程自动化。
2.MatCloud+可以分享和复制已有的工作流，实现工作流的快速复用。也能修改平台自带组件的默认参数值，并将新参数值保存为默认参数，形成定制化组件。同时也具备可视化作业管理、监控、查看、统计等功能，对工作流计算生成的模拟物性数据以及实验数据进行数据管理、检索、分析、挖掘。
3.MatCloud+平台具有丰富的机器学习算法组件，拖拽组件搭建AI预测流程，实现机器学习全流程（数据上传、数据预处理、特征工程、模型训练、模型评估）自动化，构建材料“结构-成分-工艺-性能”的关系模型。
4.MatCloud+以云计算方式使用户无需安装软件，使用浏览器，通过账号登录，即可调用多个优质超算资源，进行材料的结构模型搭建、模拟材料关键性能。
迈高科技在材料数字化研发和设计领域拥有深厚的技术积淀和领先的市场份额，在国内已有超5000家材料科学领域企业、院校选择迈高科技的产品和服务，来自港澳台及海外的注册用户已超300家材料科学领域知名院校和企业，致力于成为中国最有价值的新材料研发数字化服务提供商。
