On the influence of water on THz vibrational spectral features of molecular crystals
分子组装体的纳米级结构在许多（$μ$）-生物机制中起主要作用。分子晶体是这些组件中最简单的一种，广泛用于从药物和农用化学品到营养品和化妆品的各种应用中。这种分子晶体中的集体振动可以使用太赫兹光谱进行探测，提供独特的特征光谱指纹。然而，将光谱特征与晶体构象、晶相及其环境相关联是一项困难的任务。我们提出了一个结合calculationalexperimental研究乳糖分子晶体中的水的掺入，并显示如何模拟可以用来关联在太赫兹区域的晶体构象和相位的光谱特征。使用周期性DFT模拟乳糖分子晶体，水在所观察到的乳糖太赫兹光谱的作用是澄清，提出直接和间接的贡献。一个特定的实验装置的建立，以允许控制加热和相应的样品脱水，提供晶体相变动力学的监测。除了观察到乳糖相和相转变似乎比以前认为的更复杂，包括在一个单一的阶段和不可忽略的水含量在所谓的无水阶段，我们从这项研究中得出两个主要结论.首先，THz模式分布在多个分子上，需要周期性计算而不是气相计算。其次，水化水不仅起微扰作用，而且还参与了太赫兹振动的促进作用。
2022-02-22 physics.chem-ph physics.optics
Towards superior van der Waals density functionals for molecular crystals
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Mendeleev University of Chemical Technology of Russia（门捷列夫俄罗斯化工技术大学）
本文提出了一种结合DF1和DF2类型的vdW泛函计算方案，用于改进分子晶体和其他稀疏材料的理论描述和预测。
2025-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Understanding How Synthetic Impurities Affect Glyphosate Solubility and Crystal Growth Using Free Energy Calculations and Molecular Dynamics Simulations
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Bayer AG（拜耳股份公司）；Multidisciplinary Institute, Complutense University of Madrid（马德里康普顿斯大学多学科研究所）
本文通过分子动力学模拟和自由能计算，揭示甘氨酸如何通过吸附和增强溶解性影响草甘膦的结晶过程，为工业优化和环境评估提供分子层面的见解。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Naphthalene crystal shape prediction from molecular dynamics simulations
我们用分子动力学模拟预测了萘在乙醇溶液中生长的稳态晶体形状。通过利用最近提出的算法[Perego等人，化学物理学杂志，142，2015，144113]。为了使晶体生长在分子动力学模拟的时间尺度内，我们应用了具有空间约束的集体变量的Well-Tempered Metadaptics，其将采样集中在生长层上。我们估计得到的稳态晶体形状对应于菱形棱柱，这与实验一致。此外，我们观察到，在所研究的过饱和度下，$\{00\bar{1}\}$面以两步二维成核机制生长，而相当快的生长面$\{1\bar{1}0\}$和$\{20\bar{1}\}$以一步二维成核机制生长新层。
2019-04-15 physics.chem-ph physics.comp-ph
Intergranular Hotspots: A Molecular Dynamics Study on the Influence of Compressive and Shear Work
许多晶体和微观结构水平的机制在热点的形成中发挥作用，众所周知，这些机制控制着高爆起爆行为。这些机制中的大多数，包括孔隙塌陷、界面摩擦和剪切带，涉及材料内所做的压缩和剪切功，并且迄今为止仍然难以分离。我们使用准一维分子动力学模拟，隔离的影响，由于压缩和剪切冲击晶体-晶体界面处形成的热点进行评估。两种高爆炸性材料被认为（TATB和PETN），表现出明显不同的分子构象的灵活性和晶体堆积的各向异性水平。温度和分子内的应变能本地化的热点进行评估，通过参数变化的晶体取向和两个速度分量，分别调制压缩和剪切工作。所得到的热点被发现是高度本地化的晶体-晶体界面的5-20 nm内的区域。压缩功在两种材料和所有考虑的晶体取向的局部化温度和分子内应变能中起着相当大的作用。剪切诱导的能量局部化相对于未剪切的情况下，只有相对较弱的压缩冲击压力约10 GPa的适度增加。这些结果有助于隔离和排名热点生成机制的相对重要性，并预计将指导治疗的晶体-晶体界面的多晶高能炸药材料的粗晶粒模型。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface doping of rubrene single crystals by molecular electron donors and acceptors
本文研究分子给体与受体对红荧烯单晶的表面掺杂效应，发现费米能级随电子转移方向移动而价带色散基本不变，证明该掺杂可在保持高迁移率的同时有效调控近表面电荷密度。
2024-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Towards Hybrid Density Functional Calculations of Molecular Crystals via Fragment-Based Methods
我们介绍并采用两个QM：QM计划（嵌入到另一个量子力学方法的量子力学方法），并报告其性能的X23组分子晶体。此外，我们提出的理论来计算必要的分子晶体的优化细胞体积的计算应力张量，并比较所有的结果与各种密度泛函和更近似的方法得到的结果。我们的QM：QM计算PBE 0：PBE+D3，PBE 0：PBE+MBD，和B3LYP：BLYP+D3产生在一个降低的计算成本晶格能误差接近的父混合密度泛函方法，而对于细胞体积，QM：QM计划方法的误差是在GGA和混合泛函之间。
2018-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Computational Study of Organic Molecular Crystals for Photocatalytic Water Splitting
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Liverpool（利物浦大学）
本文通过计算研究有机分子晶体用于光催化水分解的可行性，利用DFT和气相分子计算分析其光电性质及电化学性能。
2026-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-throughput computational screening of small, eco-friendly, molecular crystals for sustainable piezoelectric materials
本研究构建了小型分子晶体及其DFT预测机电性能的CrystalDFT数据库，发现其中大量晶体具备本征纵向d33常数，为可持续压电材料的筛选提供了重要数据支撑。
2024-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Ab Initio Linear and Pump-Probe Spectroscopy of Excitons in Molecular Crystals
线性和非线性光谱是研究分子和晶体电子激发态的能量学和动力学的有力工具。虽然分子光谱的高精度\emph{ab initio}计算可以相对常规地进行，但将这些计算扩展到周期性系统是具有挑战性的。在这里，我们提出的线性吸收光谱和泵浦探测双光子光电子能谱的萘晶体的运动方程耦合团簇理论与单，双激发（EOM-CCSD）的计算。分子并苯晶体因其表现出的低能多激子单重态而引起人们的兴趣，这些单重态作为参与单重态裂变的中间体已被广泛研究。我们的线性吸收光谱与实验结果吻合得很好，预测第一激子吸收峰在4.4 eV处，我们的双光子光电子能谱捕获多激子态的行为，其双激发特性不能被当前的方法捕获。模拟的泵浦-探测光谱提供了支持现有的解释密切相关的并苯晶体，如并四苯和并五苯的双光子光电发射。
2019-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mixing of Frenkel and charge-transfer excitons in quasi-one-dimensional one-component molecular crystals
在像MePTCDI和PTCDA这样的分子晶体中，分子规则地排列，产生准一维分子堆叠。堆叠中的分子间距离（约3.3 A）与激发分子中的电子-空穴距离相当。Frenkel激子（FE）和电荷转移激子（CTE）之间的混合对于两种晶体的激子和振动光谱都是非常重要的。本文对上述晶体的线性吸收光谱进行了模拟计算。基本的哈密顿量描述的FE-CTE混合在分子堆（点群$C_i$）引起的两个转移机制，特别是电子和空穴的邻居分子。的振动光谱由混合激子和一个振动模式的分子内振动线性耦合FE和CTE。使用振动的方法，我们计算的线性光学极化率的激子和一个声子振动区域的分子堆叠，以及包含两种类型的非等效堆栈的晶体。我们把PTCDA和MePTCDI晶体的激子和振动参数在以前的研究中拟合。分析了15000 - 23000 cm^{-1}范围内线性吸收光谱的一般结构和一些重要的线形特征。我们改变激子的线宽和线性激子-声子耦合的参数的值，并寻找再现类似于所研究的晶体的吸收光谱的吸收线型的值。我们的研究表明，在解释线性吸收光谱，特别是MePTCDI晶体的线性吸收光谱时，引入FE-CTE混合的必要性。
2009-08-18 cond-mat.other physics.chem-ph
A data-driven interpretation of the stability of molecular crystals
由于控制结构-性质关系的分子间相互作用的微妙平衡，预测由分子构建块形成的晶体结构的稳定性是一个非常重要的科学问题。一种特别活跃和富有成效的方法涉及对相互作用的化学部分的不同组合进行分类，因为理解不同相互作用的相对能量学使得能够设计分子晶体并微调其稳定性。虽然这通常是基于已知晶体结构中最常见的基序的经验观察进行的，但我们建议将监督和无监督机器学习技术相结合，以自动构建广泛的分子构建模块库。我们引入了一个结构描述符，专门用于预测结合（晶格）能，并将其应用于有机晶体的策展数据集，并利用其原子中心的性质来获得不同化学基团对晶体晶格能的贡献的数据驱动评估。然后，我们解释这个库使用低维表示的结构能量景观和讨论选择的例子，可以从这种分析中提取的晶体工程的见解，提供一个完整的数据库，以指导分子材料的设计。
2022-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph stat.ML
Existence of Unexcited and Excited Biexcitons in Molecular Crystals
四体系统理论被重新审视。结果表明，该理论为分子晶体中形成基态（非激发态）双激子提供了严格的证据。该理论的推广预言了自然界中可能存在激发态双激子。为了验证扩展理论在计算水平上的有效性，我们构造了一个非常精细的计算机程序，用于处理任意电子/空穴质量比和任意激子-激子相互作用（VXX）的任意四体系统。当质量比为1，VXX为纯库仑力时，试验结果表明是成功的。在实验水平上实现这些结论将为广泛的工业应用打开大门。
2007-09-18 physics.atm-clus physics.chem-ph
How accurate are simulations and experiments for the lattice energies of molecular crystals?
本文利用扩散蒙特卡洛方法计算 X23 全部 23 种分子晶体的晶格能，证明高精度显式相关电子结构计算已至少与实验推导结果同样可靠。
2024-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bonding in Molecular Crystals from the Local Electronic Pressure Viewpoint
在分子或晶体形成时自发产生的电子流体的内部压力的空间分布与分子晶体中化学键的主要特征有关。局部压力近似表示的实验电子密度及其衍生物使用密度泛函形式主义，并应用于确定在苯，甲酰胺和铬六羰基的键合功能。我们建立了这些固体中电子流体的压缩和拉伸的空间区域如何反映不同类型化学键的典型特征。因此，内部电子压力可以作为键描述符，它具有明确的物理意义，并揭示了各种化学键的具体特征，用电子密度来表达它们。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Improving the Description of Nonmagnetic and Magnetic Molecular Crystals via the van der Waals Density Functional
我们已经推导并实现了应力张量公式的范德瓦尔斯密度泛函（vdW-DF）与自旋极化相关的梯度校正（GC）最近提出的作者[J。82，093701（2013）]并将其应用于环境条件下的磁性分子晶体和磁性分子晶体。我们发现，与使用局部密度和广义梯度近似得到的分子晶体的细胞参数相比，vdw-DF显示出全面的改善。特别地，原始的vdW-DF与GC相结合给出了α相固体氧的平衡结构参数，与实验符合得很好。
2015-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Double-hybrid density-functional theory applied to molecular crystals
我们测试了一些两个和一个参数的双混合近似的性能，结合半局部交换相关密度泛函与周期性的局部二阶Møller-Plesset（LMP 2）微扰理论，计算晶格能的一组分子晶体：尿素，甲酰胺，氨，和二氧化碳。所有双杂交方法的平均性能优于具有相同泛函的相应Kohn-Sham计算，但通常不优于标准LMP 2。基于PBEsol密度泛函的单参数双杂化近似给出了每个分子的晶格能，精度约为6 kJ/mol，这与LMP 2的精度相似。这一结论在分子二聚体和氰化氢晶体上得到进一步证实。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Fast and accurate quantum Monte Carlo for molecular crystals
计算机模拟在现代材料科学中起着核心作用。一个给定的计算方法的效用很大程度上取决于它提供的准确性和计算成本之间的平衡。分子晶体是一类具有重要技术意义的材料，即使是最复杂的\emph{ab initio}电子结构理论也难以准确描述。这部分是因为它们通过弱分子间力的平衡结合在一起，但也因为分子晶体的原始晶胞通常比原子固体的原始晶胞大得多。在这里，我们证明了扩散量子蒙特卡罗（DMC）提供了一个令人惊讶的温和的计算成本的分子晶体的不同的一组亚化学的准确性。因此，我们预计DMC可以在理解和预测大量分子晶体的性质方面发挥重要作用，包括由其他高精度方法远远无法达到的相对较大分子构建的分子晶体。
2018-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A streamlined molecular-dynamics workflow for computing solubilities of molecular and ionic crystals
本文提出一种简化的分子动力学工作流，通过气相参考态和S0方法计算晶体化学势，预测氯化钠、尿素及扑热息痛多晶型的溶解度，发现结果对势能面敏感且谐波近似常失效。
2023-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Geometric Deep Learning for Molecular Crystal Structure Prediction
New York University（纽约大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；NYU Shanghai（上海纽约大学）
开发了基于几何深度学习的机器学习策略，训练出MolXtalNet-D和MolXtalNet-S模型用于分子晶体的密度预测与稳定性排序，实现了低误差和高准确度，可低成本部署于现有晶体结构预测流程中以减少搜索空间并过滤候选。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Fine-Tuning of Colloidal Polymer Crystals by Molecular Simulation
通过分子模拟绘制吸引性柔性聚合物链的相图，发现多种可通过吸引范围精细调控的晶体形态，并提出基于累积邻居的几何模型以预测结构转变。
2023-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Machine learning classification of local environments in molecular crystals
本文提出两种机器学习方法——原子级图卷积网络和基于对称函数与点向量表示的新描述符——用于对分子晶体多晶型中的局部环境进行分类，在尿素和烟酰胺体系上取得高准确率，并成功应用于纳米晶体和固-固界面动力学轨迹分析。
2024-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Accurate Machine Learning Interatomic Potentials for Polyacene Molecular Crystals: Application to Single Molecule Host-Guest Systems
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克固体研究和光谱学研究所）；Center for Free-Electron Laser Science（自由电子激光科学中心）；Initiative for Computational Catalysis (ICC)（计算催化倡议）；The Flatiron Institute（平顿研究所）
利用基于图神经网络的MACE架构和主动学习策略，开发了适用于萘、蒽、并四苯和并五苯等多并苯分子晶体的通用机器学习原子间势，准确捕捉振动动力学，并用于研究主客体系统中的振动耦合。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Quantum vibronic effects on the electronic properties of molecular crystals
本文结合第一性原理分子动力学与核量子恒温器研究金刚石型晶体和 NAI-DMAC，发现带隙零点重整化显著且非谐效应不可忽略。
2023-04-26 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Anhamonic finite temperature effects on the Raman and Infrared spectra to determine the crystal structure phase III of solid molecular hydrogen
我们目前的拉曼光谱和红外光谱的理论计算，以及在零和有限的温度下的电子性质，以阐明固体分子氢的第III相的晶体结构。我们发现，非调和有限温度是特别重要的，定性地影响的主要结论。虽然P6 $_3$ /m在核基态是最有可能的第三相的候选者，在有限的温度下，C2/c结构似乎更合适。
2013-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.supr-con
Predicting polymorphism in molecular crystals using orientational entropy
本文介绍了一种计算方法来发现有限温度下分子晶体中的多晶型。该方法基于从液体开始再现结晶过程，并让系统发现相关的多晶型物。然而，这个想法与结晶的时间尺度比分子模拟的时间尺度长得多的事实相冲突。为了使负担得起的模拟时间内的过程中，我们提高了集体变量的波动，通过构建一个偏置电位与良好的回火metadaptics。我们使用的集体变量的熵代理的基础上扩展的对关联函数，其中包括对分子的取向之间的相关性。我们还提出了一种基于扩展对关联函数和广义Kullback-Leibler散度的构型相似性度量。通过这种方式，我们自动分类的配置属于一个给定的多晶型使用我们的度量和层次聚类算法。我们找到了这两种物质的所有相关多晶型物，并预测了新的多晶型物。其中之一是稳定在有限温度下的熵效应。
2018-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular Dynamics Simulations of Weak Detonations
采用分子动力学模拟对三维反应性非各向同性分子晶体的爆轰进行了模拟。爆轰过程由脉冲启动，随后产生稳定的快速反应冲击波。终端激波速度与起爆条件无关。进一步的分析表明，超音速传播解耦的动力学分解后的材料留下的冲击波阵面。激波速度对晶体非线性压缩系数的依赖关系类似于孤立波行为。这些性质将这种现象归类为弱爆轰。研究了爆轰波与微观势参数的关系。爆速随着反应速率的增加而增加，达到饱和值。在所有其他方面，模型晶体表现出分子晶体的典型性质。
2011-11-01 cond-mat.other physics.chem-ph physics.flu-dyn
Motional diminishing of optical activity: a novel method for studying molecular dynamics in liquids and plastic crystals
本文报道了弱活性红外模的分子动力学计算和光谱测量。结果定性地理解的“运动减少”的IR线，一个类似于运动的核磁共振（NMR）信号变窄的过程。在分子固体或液体中，适当的分子内共振是可观察到的，运动减少可以用来研究具有1皮秒至100皮秒的时间尺度的分子间相互作用的波动。
1996-03-31 chem-ph cond-mat mtrl-th
