在新能源電池、納米復合材料、半導體器件等領(lǐng)域，研究人員常陷入一個困境：傳統(tǒng)分子動力學（MD）模擬工具在精度、效率和多尺度銜接上存在明顯瓶頸。經(jīng)典MD受限于時間和空間尺度，難以直接關(guān)聯(lián)原子運動與宏觀性能；第一性原理計算雖精確卻計算量巨大；而粗?；Ｐ陀挚赡軄G失關(guān)鍵細節(jié)。材料科學的進一步發(fā)展，亟需一個更高效的仿真框架——J-OCTA應運而生。

J-OCTA：多尺度仿真的創(chuàng)新方案

J-OCTA是全球范圍內(nèi)備受推崇的分子動力學軟件套件，以其多方法集成、高效并行計算、靈活的擴展性成為學術(shù)界和工業(yè)界的研究利器。其核心優(yōu)勢包括：

1. 跨尺度建模能力 ：無縫銜接量子化學（DFT）、全原子分子動力學（MD）、粗粒化（CG）和連續(xù)介質(zhì)模型，使研究從電子結(jié)構(gòu)到宏觀力學特性成為可能。
2. 高效計算架構(gòu) ：基于GPU加速和先進的并行算法，支持超大規(guī)模體系（百萬原子級）的高通量計算，相比傳統(tǒng)仿真提速顯著。
3. 開放與可擴展性 ：提供Python API接口、兼容主流數(shù)據(jù)格式，并可定制化開發(fā)特定模塊（如電池材料反應的參數(shù)化力場）。

關(guān)鍵應用：加速科研成果轉(zhuǎn)化

在鋰電池材料研究中，東京大學的團隊借助J-OCTA的反應力場（ReaxFF），高效模擬了電極-電解液界面的演化過程，揭示了SEI膜的生長機制（Adv.Energy Mater.2023）。而在高分子復合材料領(lǐng)域，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）利用其自洽場理論（SCF）+ 粗?；肿觿恿W（CGMD）耦合方法，成功預測了嵌段共聚物的自組裝行為，為新型納米結(jié)構(gòu)材料設(shè)計提供理論指導。這些成果表明，J-OCTA可以有效縮小計算模擬與實驗驗證之間的鴻溝。

展望：迎接計算驅(qū)動的材料研究時代

傳統(tǒng)試錯式實驗研究的效率已經(jīng)難以適應高性能材料的開發(fā)需求。而J-OCTA的核心價值在于——它不僅是仿真工具，更是一個綜合計算平臺，為材料科學家提供了從微觀機制解析到宏觀性能預測的完整研究范式。未來，隨著算法優(yōu)化與人工智能的深入結(jié)合（如機器學習力場的應用），分子動力學模擬有望進一步降低計算成本，推動數(shù)據(jù)驅(qū)動的材料創(chuàng)新。

對于致力于突破材料研究邊界的研究者而言，擁抱多尺度、高效率、可擴展的計算方法已是大勢所趨。而J-OCTA的研究案例證明，它正在成為這一趨勢中的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

審核編輯 黃宇