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锂离子扩散能垒计算如何驱动高性能电池研发-测试GO
锂离子扩散能垒计算如何驱动高性能电池研发在追求更高能量密度、更快充电速度和更长寿命电池的征程中，科学家们的目光早已从宏观的实验试错，深入到了原子与分子的微观世界。 能垒越低，意味着离子迁移越容易，扩散速率越快。这直接转化为电池更优异的高倍率性能（快充快放）和更低的内部电阻。二、 如何计算扩散能垒？ 计算扩散能垒主要依赖于基于密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的第一性原理计算。 三、 扩散能垒计算在电池研究中的核心应用1. 锂离子扩散能垒计算已经从一种前沿的科研手段，发展成为电池材料研究中不可或缺的标准流程。
53510编辑于 2025-09-18 - 来自专栏模拟计算
揭示电解液与界面奥秘，理论计算赋能水系电池创新
揭示电解液与界面奥秘，理论计算赋能水系电池创新随着全球对高安全、低成本储能需求的激增，水系电池成为了下一代电池技术的重要候选者。 该指标直接关联阴离子与水分子的结合能，为筛选和优化电解液盐类、理解离子溶剂化结构提供了关键的理论描述符。阴离子极性计算案例3. 该模型可用于高效筛选能优化溶剂化结构、抑制副反应的功能性添加剂分子。4. 物质迁移与扩散行为模拟研究内容：基于MD模拟，计算离子或其他活性物质在电解液中的扩散系数，直观展示其迁移路径和动力学行为。该研究直接关联电池的倍率性能和功率密度。7. 离子扩散能垒计算研究内容：采用DFT方法（如NEB）计算离子在电极材料内部或表面迁移的能垒。该能垒是决定离子固相扩散快慢的核心参数，对于评估电极材料的倍率性能至关重要。离子扩散能垒计算案例8.
37410编辑于 2025-09-18 - 来自专栏模拟计算
DFT计算和MD模拟技术在水系电池中的应用-测试GO
例如，在锂离子电池中，DFT计算揭示了LiF在SEI中的优先形成机制，其低扩散能垒（约0.68 eV）有利于离子传输。 离子输运动力学与溶剂化结构离子迁移能垒计算DFT计算量化了多价金属离子（如Zn²⁺、Al³⁺）在水溶液中的脱溶剂化能垒。 电极材料设计与性能优化材料缺陷与掺杂效应DFT计算预测了锰基阴极材料中氧空位对Zn²⁺嵌入能垒的影响，揭示了Mn³⁺/Mn⁴⁺氧化还原电位偏移机制 。 通过MD验证了Na⁺预嵌入调控层间距（增加~0.3 Å）提升Zn²⁺扩散系数的路径。 界面修饰策略验证针对锌负极枝晶问题，DFT计算证明碳基材料（如石墨烯）的锌亲和性（吸附能<-0.5 eV）可诱导均匀成核；MD模拟进一步显示表面涂层（如MOF衍生碳）能调节Zn²⁺通量分布。4.
45100编辑于 2025-07-23 - 来自专栏机器学习与生成对抗网络
综述推荐：视觉计算中的扩散模型
State of the Art on Diffusion Models for Visual Computing https://arxiv.org/pdf/2310.07204v1.pdf 视觉计算 这些领域中，扩散模型是生成式人工智能架构的选择。仅在过去一年中，关于扩散的工具和应用的文献已呈指数增长，有关论文以每天发布在arXiv上的形式呈现在计算机图形学、计算机视觉和人工智能社区。 本文旨在介绍扩散模型的基本数学概念、流行扩散模型的实现细节和设计选择，并概述生成式人工智能工具的重要方面，包括个性化、条件化、逆映射（personalization, conditioning, inversion 此外，对基于扩散生成和编辑的快速增长的文献进行了全面概述，根据生成媒体的类型进行分类，包括2D图像、视频、3D对象、运动和4D场景。最后讨论可用的数据集、度量标准、开放挑战和社会影响。
48310编辑于 2023-10-19 - 来自专栏DrugAI
. | 扩散模型引导的双金属催化剂氨分解逆向设计
通过在生成过程中引入基于吸附能梯度的引导机制，模型能够持续朝向目标吸附能区间演化。生成结果随后通过第一性原理计算和实验手段进行验证，从而形成一个高效、闭环的催化剂设计与评估框架。 预测模型与扩散模型的准确性验证 用于预测氮吸附能的监督学习模型在测试集中表现出较高精度，扩散模型在无引导条件下亦能较好地重构物理合理的合金描述符分布，证明其具备稳定的生成与去噪能力。 引导式扩散显著聚焦高性能催化剂区域 在引入性质引导后，生成样本在氮吸附能分布上明显向目标区间集中，显示扩散模型可在复杂材料空间中实现高效定向搜索，而非局部最优解的单点优化。 图 4｜ 逆向设计双金属合金催化剂的第一性原理计算与实验验证。 Ni–Mo 合金的反应机理分析 以 Ni–Mo 合金为代表，研究人员从电子结构和反应能垒角度分析了其高活性来源。 结果显示，Mo 的引入不仅增强了关键中间体的稳定性，还显著降低了速率决定步骤的反应能垒，从而实现协同催化效应。
20320编辑于 2026-01-06 - 来自专栏Pulsar-V
高斯羽烟模型计算气体扩散浓度 原
式中c为污染物浓度(单位：kg/m3) Q为源强(单位：kg/s) u为泄漏高度的平均风速(单位：m/s) y、z分别用浓度标准偏差表示的y轴及z轴上的扩散参数 H为泄漏有效高度(单位：m) 扩散系数系数 Matlab 仿真代码: clc; clear all; [x,y]=meshgrid(0:20:5000,-2000:20:2000); Q=1000;%源强 %sigma_y=ax^b 水平扩散系数 ^b; %sigma_z=cx^d 垂直扩散系数 c=0.2; d=0.76; sigz=c*x.
2.7K40发布于 2019-04-01 中科院金属研究所/苏州实验室/大连理工Matter：焦耳热秒级合成2nm铂立方体，用于高效氨氧化电催化
氢能作为一种清洁能源载体，在应对能源与环境挑战中具有重要潜力。电化学氨氧化反应（AOR）被视为一种可持续的制氢路径，其热力学势垒较低（0.056 V vs. 铂纳米立方体制备过程示意图该图展示了铂纳米立方体在碳纳米管沟槽中的合成路径：首先通过磁控溅射在SWCNT束表面沉积单分散铂纳米颗粒；随后在含微量氧环境下进行快速加热与冷却处理，促使铂颗粒沿碳管轴向重构；沟槽的限域效应抑制径向生长，微量氧吸附降低{100}晶面表面能， 图3：铂原子在碳纳米管沟槽中的扩散模拟通过密度泛函理论计算铂原子在SWCNT束沟槽中的扩散路径，结果显示沿碳管轴向扩散能垒低于径向，说明碳管轴向导向作用促进了铂纳米颗粒的一维生长，为其形貌调控提供了理论依据 图4：不同氧分压下铂纳米颗粒的形貌演变结合DFT计算与Wulff重构模型，揭示了氧化学势对铂纳米颗粒形貌的影响：低氧时呈截角八面体，中氧时过渡为球状，高氧时形成规整立方体。 机制上，碳管沟槽提供空间限域与生长导向，微量氧吸附降低{100}晶面能，共同引导铂颗粒向立方体形貌演变。
14410编辑于 2026-02-07- 来自专栏芯片工艺技术
激光器的漏电流
产生的原因:从半导体材料内部结构看，是外加反向电压在PN结势垒区所产生的反向电场E大于势垒区扩散电荷形成的电场E。，导致了通过PN结的反向漏电电流。 势垒区的薄厚，以及所加反向电压的大小共同决定了漏电电流的大小。 漏电流可分为两个部分，一部分如上说的，另一部分是拥有足够的热能从而超过电位势垒。另一部分是由于P能内部本身有少量电子渗透或漂移到P接触区域，形成漏电流。 如上图，波长690nm的磷化铝镓铟芯片导电带能隙差400meV，但是波长650nm的磷化铝镓铟相差只有320meV，电子更容易溢出。减少短波长磷化铝镓铟漏电的几个方法：1）提高P包覆层的掺杂浓度。
62820编辑于 2022-06-08 - 来自专栏光芯前沿
哈佛大学：薄膜铌酸锂的电光漂移研究
通过XPS证实，等离子体刻蚀后表面Nb³⁺/Nb⁴⁺比例升高（图3c-d），形成更多极化子跃迁位点，从而降低接触势垒。 1.2 界面势垒与电荷注入 金属-LN界面存在显著的肖特基势垒（ΦB）。根据Baliga的半导体器件理论，势垒高度由金属功函数与LN电子亲和能决定。 3.2 Li扩散与界面重构 退火时，Li⁺通过Fick扩散从LN向SiO₂迁移，扩散系数D可由Arrhenius公式估算，在520℃下，D≈10⁻¹⁴ cm²/s，2小时退火导致Li扩散深度 虽然通常认为热退火可以提高器件性能，但本工作发现，TFLN电光器件必须经过精心设计，以防止锂扩散到包层中，就像硅光Foundry也会防止掺杂剂扩散一样。 5.2 新型材料体系 - 钽酸锂（LiTaO₃）：其Li迁移激活能更高（Q≈1.5 eV），可能更适合高频应用。
1K10编辑于 2025-04-08 Adv. Mater.：毫秒级闪蒸焦耳加热合成单晶HfO₂，构筑高离子导、高热稳固态电解质
固态锂金属电池（SSLBs）因其结合金属锂的高容量与固态电解质的高安全性而成为下一代高能量密度储能体系的研究热点。 通过原位分布弛豫时间分析和拉曼/XANES谱，观察到在sc-HfO₂存在下，TFSI⁻解离程度提高、Li⁺扩散加快。 分子动力学模拟进一步显示，在HfO₂表面Li⁺运动轨迹更为定向，扩散系数提升近一个数量级。这些结果一致表明，Hf的5d轨道径向扩展通过优化界面化学环境，显著降低了Li⁺传输的能垒。 原位光学观测与有限元模拟表明，该电解质能均匀化Li⁺流分布，抑制锂枝晶和孔洞的形成。 未来可探索将S_d描述符与高通量计算、机器学习及快速合成方法进一步结合，加速新型锂离子、钠离子乃至多价离子导体的发现与优化。
16610编辑于 2026-02-07天津大学&中国矿业大学AM：92%首效！电热耦合焦耳加热30秒实现硬碳超快合成
钠离子电池作为下一代可持续储能系统的关键组件，凭借钠资源的丰富性、低成本和环境友好性，正逐步替代传统锂离子电池。硬碳材料因其独特的非晶结构和优异的电化学性能，被视为理想的负极材料。 核心发现表明：优化后的硬碳（1000°C合成）展现出卓越的钠存储性能，包括306.83 mAh g⁻¹的高容量和91.99%的首效，较传统方法提升16.7%；电场辅助机制能降低C─C键解离能垒，加速微孔形成并提升离子扩散速率 DFT计算进一步揭示电场通过降低C-C键解离能垒（0.2 eV），促进微孔结构的非平衡态形成。 图5：电极动力学行为与全电池性能JH-1000-30的极化电压较传统样品降低30%（图5a），证实扩层距提升离子扩散速率。 DRT技术解析（图5c）显示其电荷转移阻力（τ₄/τ₅）下降35.7%，对应钠离子嵌入势垒降低。
57700编辑于 2025-07-13- 来自专栏用户7494468的专栏
半导体基础知识（2）：PN结二极管和二极管特性
电流可以通过扩散流过结-由于结两部分的电荷载流子浓度不同，一些来自p型材料的空穴将扩散到n型材料中，而一些来自n型电子型材料将扩散到p型材料中。 但是，几乎没有电流流过，因为接触电势对该扩散电流起阻挡作用。此时，我们将开始使用术语势垒电压代替接触电势。 正向和反向偏置 如果我们将二极管连接到电池上，使得电池的电压与势垒电压具有相同的极性，则结点将被反向偏置。由于我们正在增加势垒电压，因此扩散电流进一步受到阻碍。 ? 另一方面，如果我们将电池的正极连接到二极管的p型侧，而负极将连接到n型侧，则我们正在降低势垒电压，从而促进电荷载流子在结上的扩散。 但是，在我们克服势垒电压并完全耗尽耗尽区之前，电流量将保持相当低的水平。这在施加的电压等于势垒电压时发生，并且在这些正向偏置条件下，电流开始自由流过二极管。 ?
1.5K50发布于 2020-06-29 - 来自专栏机器之心
论文插图也能自动生成了，用到了扩散模型，还被ICLR接收
在具体实现过程中，研究者受到了最近文本到图像成果的启发，利用扩散模型来生成图表，提出了一种从文本描述生成科研图表的潜在扩散模型 ——FigGen。 这个扩散模型有哪些独到之处呢？我们接着往下看细节。 调节所用的文本编码器在该扩散模型的训练中端到端进行学习。下表 3 为图像自动编码器架构的详细参数。 最后是潜在扩散模型。下表 2 展示了 U-Net 的网络架构。研究者在感知上等效的图像潜在表示中执行扩散过程，其中该图像的输入大小被压缩到了 64x64x4，使扩散模型更快。 他们定义了 1,000 个扩散步骤和线性噪声调度。 实验结果 在生成过程中，研究者采用了具有 200 步的 DDIM 采样器，并且为每个模型生成了 12,000 个样本来计算 FID, IS, KID 以及 OCR-SIM1。
62320编辑于 2023-08-07 - 来自专栏边缘计算
边缘计算如何赋能视频行业
超高清视频 据拓墣产业研究院预估,2018年至2022年全球边缘计算相关市场规模的年复合成长率(CAGR)将超过30%，其中视频业务被视为驱动边缘计算快速发展的最现实的市场需求。 边缘计算的主要价值是低时延与带宽节省，另外还具有移动网络感知（解析移动网络接口的信令来获取基站侧无线相关信息）、IT计算存储通用环境等特点，可以节省终端能耗、减少终端计算存储能力、屏蔽远程云服务网络连接故障 对于超高清视频领域，边缘计算做的主要是视频传输业务优化。 为此，以云计算和万物互联技术为基础，融合边缘计算模型和视频监控技术，构建基于边缘计算的新型视频监控应用的软硬件服务平台，以提高视频监控系统前端摄像头的智能处理能力，进而实现重大刑事案件和恐怖袭击活动预警系统和处置机制 边缘计算+视频监控技术其实是构建了一种基于边缘计算的视频图像预处理技术，通过对视频图像进行预处理，去除图像冗余信息，使得部分或全部视频分析迁移到边缘处，由此降低对云中心的计算、存储和网络带宽的需求，提高视频分析的速度
1.7K20发布于 2019-07-03 - 来自专栏量子化学
用高斯计算磷光发射能
这是一个自旋禁阻的过程，之所以能发生，是因为存在自旋−轨道耦合（spin-orbital coupling, SOC），轨道运动产生的磁场对电子自旋施加一个扭矩而使自旋反转。 此外，本文中略去吸收过程的计算，其计算可参考《荧光光谱的理论计算》一文。 1. 得到发射能的方法有如下两种： 方法一： （2）对上一步优化得到的结构做TD(triplet)计算： %chk=pyridine.chk #p pbe1pbe/6-311G(d,p) td(triplet ) scrf(solvent=ethanol) geom=check td 0 1 取这一步的激发能，即可作为磷光的发射能，结果为1.87 eV。 ethanol,noneq=read) geom=check td 0 1 取第（1）步的After PCM corrections后面的能量与第（2）步的SCF Done后面的能量相减，得发射能，
2.3K50发布于 2020-07-27 - 来自专栏全栈程序员必看
二极管工作状态的判断_有两个二极管的工作状态怎么判断
至少要用势垒、热扩散等概念。定量分析太难，要用量子力学。。。有时间再说。要知道目前所用电路分析定律是建立统计宏观基础上的！ 第4楼 回复主题：晶体三极管饱和状态时，集电极电流ic的实际方向是怎样的？ (Vcc不是Vc)集电结正偏,意思为: 集电极电压已经低于基电极电压.而基极电压因为PN结的箝位,存在不高于0.7V的势垒电压。 可是当电流Ib逐渐增加，Ic也增加，扩散到集电结边缘的电子越来越多，电子浓度不断增加，集电结反偏势垒Vcb就会越来越小。 注意：Vcb<0集电结正偏并不是三极管外部电场导致的结果，而是由于基区的电子浓度远大于集电区由电子扩散所造成的！ 注：扩散，全称分子扩散。 以浓度差为推动力的扩散，即物质组分从高浓度区向低浓度区的迁移，是自然界和工程上最普遍的扩散现象；以温度差为推动力的扩散称为热扩散；在电场、磁场等外力作用下发生的扩散，则称为强制扩散。
68720编辑于 2022-09-30 - 来自专栏机器之心
7B扩散LLM，居然能跟671B的DeepSeek V3掰手腕，扩散vs自回归，谁才是未来？
借助 AR 模型中已有的从左到右知识结构，扩散模型的任意顺序学习能力得到显著增强，大幅减少了预训练所需的 token 量和计算资源。 针对这一挑战，作者创新性地提出了上下文自适应 token 级噪声重排机制，该机制能根据噪声注入后的受损上下文智能调整各 token 的噪声水平。 规划能力 在此前的研究中，作者已证实文本扩散可以在小规模、特定任务场景下展现出色的规划能力。然而，一个关键问题始终悬而未决：这种能力是否能扩展到通用、大规模扩散模型中？ 然而，每步生成的 token 数量（由扩散步骤控制）可以根据需求动态调整，从而在速度和质量之间提供可调的权衡：减少步骤可获得更快但粗略的结果，增加步骤则以更高计算成本换取更优质的输出。 这种灵活可调的计算 - 质量平衡机制，正是扩散模型相较传统 AR 框架的独特优势所在。 Dream 7B 与 Qwen2.5 7B 在 Countdown 任务上的质量 - 速度性能对比。
25400编辑于 2025-04-06 - 来自专栏云计算
边缘计算推动AI发展 未来能摆脱云计算吗？
AI发展 未来能摆脱云计算吗? 1 到底什么是边缘计算 正是因为边缘计算对于人工智能以及对于云服务的重要意义，我们才更要清楚的了解到底什么才是边缘计算。 ，边缘计算无疑会比云计算更具优势。 2 边缘计算的另一面 虽然边缘计算拥有前文我们所说的那些有点，但是由于当前在智能分析能力以及数据应用的法律合规性等方面的限制，使得边缘计算现在仍然还处于一个缓慢发展的阶段，采用边缘计算的AI设备单价比较高 边缘计算终端的计算力如何，可否能起到“智能”分析的作用。据国际数据公司的预测，到2020年将有超过500亿的终端与设备联网，未来超过50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。
2.9K50发布于 2018-01-19 北京化工大学Angew：超快焦耳加热规模化合成不饱和Cu-N₃单原子催化剂实现50,000次循环锌碘电池
结合理论计算与原位光谱分析，揭示了不饱和Cu-N₃位点诱导的局部极性增强电荷再分布、降低I₂/I⁻反应能垒，并强化对多碘化物的化学吸附。 图文解读图1 DFT计算揭示Cu-N₃位点对碘物种的吸附与转化优势密度泛函理论计算系统比较了不同M-N₃（M=Fe, Cu, Ni, Co）位点对I⁻、I₂、I₃⁻、I₅⁻的吸附能（图1a）。 反应能垒计算进一步证实，Cu-N₃位点促进I₃⁻分解为I₂和I⁻的能垒仅为0.64 eV（图1g），远低于其他对比材料。该极化位点通过强偶极-偶极相互作用有效抑制多碘化物穿梭并加速其转化（图1h）。 图5 原位光谱揭示电荷存储机制与多碘化物限域行为通过不同扫速CV曲线（图5a）计算b值（I₂/I⁻氧化还原峰分别为0.81/0.89），表明Cu-N₃ SACs-I₂正极的电荷存储受扩散控制与表面电容共同贡献 理论计算与实验表征共同证实，不饱和配位诱导的强局部极性增强了碘物种的化学吸附，降低了I₂/I⁻转化能垒，并通过强偶极相互作用有效抑制多碘化物穿梭。
30710编辑于 2026-01-30中国石油大学（华东）Nano Energy：3000 K秒级焦耳加热制备高硫掺杂石墨烯阴极，实现钠-氯电池3000 mAh g⁻¹超高容量
随着全球能源消耗的快速增长和对低碳生活的追求，开发具有高比容量和高能量密度的新型储能系统迫在眉睫。 EIS谱显示高硫阴极具有更低的电荷转移阻抗与更快的离子扩散动力学。极化电压对比进一步表明，高硫材料有效降低了NaCl沉积/溶解过程中的极化，提升了反应可逆性。图4：电池反应机理与可逆性研究。 LSV与CV测试表明高硫阴极具有更高的还原电位与更低的Tafel斜率，说明硫掺杂降低了Cl₂/NaCl转化的能垒。非原位XPS显示S–Cl键在充放电过程中周期性变化，证实硫参与催化反应。 图5：DFT计算与电池综合性能展示。DFT计算表明，噻吩/呋喃型硫结构对Cl₂的吸附能显著高于纯石墨烯，且Cl–Cl键长在吸附后延长，说明硫位点对Cl₂具有强活化作用。 吉布斯自由能计算证实硫掺杂显著降低了NaCl氧化为Cl₂的能垒。
19810编辑于 2026-01-24
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