中科大 Materials Studio 培训教程13(包你学会!)请将这一系列全看完,一定有收获。
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谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
பைடு நூலகம்
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
中科大MaterialsStudio培 训教程包你学会!请将这一
系列全看完一定有收获
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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2.调整显示方式 在 3D Viewer 上按右键，出右键菜单，选 Display Style ，Display Style 对话
框中的各选项的意义如下：
Atom 栏： Display Style: Line：线状模型。 Stick：棍状模型。 Ball and stick：球棍模型。 CPK：球堆砌模型。 Polyhedron：多面体堆积模型（晶体）。
3. 在此可改变模块和 图示工具的设置值。 初学者慎用。
在layer builder中试 试。
二. 打开并且观察3D 文档 目的: 介绍Materials Studio 中文档 documents 的概念 模块: Materials Visualizer 前提: 已生成一个Project
Materials Studio 使用了多种类型的文件，如3D Atomistic and Mesoscale、 text、chart、 HTML、 study table、grid、script、 和 forcefield documents。在 后面进行计算时，这些文件将逐个显示在projects中，反映了计算的过程。 现在 的教学中, 主要出现的是 3D Atomistic 类型的文件。
3D Viewer工具栏
通过选择相应的工具并在3D 结构上拖动来改变结构视图。 Rotate:旋转结构视图。使用三键鼠标，右键是旋转操作。 Zoom:向上或者右侧拖动可以增大所选结构的视图；向下或者向左侧拖动会缩小所 选结构的视图。使用三键鼠标，也可用鼠标上的滚轮进行3D结构的放大、缩小。 Translation:将结构沿着不同的方向平移。 对于三键鼠标来说，左键执行所选操作，右键则是旋转操作，同时按下左健和右键 则会完成缩放操作。此外还可以将键盘和鼠标联用来完成上述操作。
2.调整显示方式 在 3D Viewer 上按右键，出右键菜单，选 Display Style ，Display Style 对话
框中的各选项的意义如下：
Atom 栏： Display Style: Line：线状模型。 Stick：棍状模型。 Ball and stick：球棍模型。 CPK：球堆砌模型。 Polyhedron：多面体堆积模型（晶体）。
3. 在此可改变模块和 图示工具的设置值。 初学者慎用。
在layer builder中试 试。
二. 打开并且观察3D 文档 目的: 介绍Materials Studio 中文档 documents 的概念 模块: Materials Visualizer 前提: 已生成一个Project
Materials Studio 使用了多种类型的文件，如3D Atomistic and Mesoscale、 text、chart、 HTML、 study table、grid、script、 和 forcefield documents。在 后面进行计算时，这些文件将逐个显示在projects中，反映了计算的过程。 现在 的教学中, 主要出现的是 3D Atomistic 类型的文件。
3D Viewer工具栏
通过选择相应的工具并在3D 结构上拖动来改变结构视图。 Rotate:旋转结构视图。使用三键鼠标，右键是旋转操作。 Zoom:向上或者右侧拖动可以增大所选结构的视图；向下或者向左侧拖动会缩小所 选结构的视图。使用三键鼠标，也可用鼠标上的滚轮进行3D结构的放大、缩小。 Translation:将结构沿着不同的方向平移。 对于三键鼠标来说，左键执行所选操作，右键则是旋转操作，同时按下左健和右键 则会完成缩放操作。此外还可以将键盘和鼠标联用来完成上述操作。
MaterialsStudio快速入门教程
材料性质预测
分子动力学模拟：预测材料力学性 质
弹性常数计算：评估材料稳定性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
密度泛函理论：计算材料电子结构
声子谱分析：研究材料热力学性质
分子结构优化
目的：通过优化 分子结构来提高 材料的性能
方法：使用 MaterialsStudi o软件中的模块 进行分子结构优 化
目的：预测材料的物理、化学和机械性能，为材料设计和优化提供 依据
方法：利用MaterialsStudio的高级功能，如X射线衍射、中子衍 射和电子显微镜等手段进行实验测量和数据处理
应用：广泛应用于材料科学、化学、物理学和工程等领域
Part Five
常见问题与解决方 案
常见问题汇总
材料计算软件 运行缓慢
量子力学计算
MaterialsStudio中的量子力 学计算模块可用于模拟分子的 电子结构和性质
支持多种量子力学方法，如密 度泛函理论、分子力学等
可用于研究分子的电子结构、 能量、振动频率等性质
用户可以通过简单的界面和操 作完成量子力学计算
晶体结构分析
定义：通过MaterialsStudio软件对晶体结构进行分析，了解材料 的性质和行为
应用场景：在 MaterialsStudi o中，蒙特卡罗 模拟可用于模拟 材料的物理性质， 如热导率、电导 率等。
优势：蒙特卡罗 模拟可以快速得 到近似解，对于 大规模复杂系统 具有很高的计算 效率。
操作步骤：在 MaterialsStudi o中，用户可以 通过选择 “Simulate”菜 单下的“Monte Carlo”选项来 进行模拟。
步骤：选择优化 算法、设置优化 参数、执行优化 计算、分析优化 结果
中科大MaterialsStudio培训教程包你学会
选择 File / Save 或单击工具栏上的 Save button 中建立了新的 my_benzamide.xsd 3D文件。
。这样就在my quickstart project
2. 设置球棍模型为默认显示方式 从菜单栏中选择 Modify / Default Atom Style ,打开 Default Atom Style 对话
用 None、Dashed line、Line和 Stick styles显 示zeolite Theta-1 的结构. 注意3D Viewer边框的 变化 .
将显示固定在Line.
None
Dashed line
Line
Stick
Lighting
在TON.xsd 的 3D Viewer 上单 击右键,选择 Lighting 选项,该选项 将指定加光情况.在此选项卡内可以 设定三个光源,并改变光源的照射位 置（照射位置用箭头显示）.
选择 Tools \ Settings Organizer ,打开Settings Organizer 对话框.
1. 在这此处的Materials Studio icon,选 中所有的模块和图示工具.
2. 单击Reset,所有的模块和图示工具都恢复 Accelrys默认值.
若干次操作后,已有 一些参数设置.由于 错误等原因,要重复 前面的一个过程.为 保存两次操作一样, 需返回MS的默认设置.
在d盘上建文件夹class 1: d:\class 1
一. 生成一个Project 目的: 介绍Materials Studio 中 project 概念 模块: Materials Visualizer
1. 建立一个新文件夹D:\ MS teach \ class1 2. 运行 Materials Studio,生成名称为My quickstart 的Project
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选择Job Control标签，设定本地机运算。 按下CASTEP Calculation对话框中的Run按钮。
优化之后，此结构的晶胞参数应为a=b=c=2.574Å。现在我们可以继
续计算优化结构的弹性常数。
或按右键显示
2. 计算BN的弹性常数
BN CASTEP GeomOpt/BN.xsd处 于激活状态。选择CASTEP Calculation对话框中的Setup标签， 从Task的下拉清单中选择Elastic Constants。 按下More...按钮，CASTEP Elastic Constants对话框见右图。 将Number of steps for each strain由4增加为6，按Run运行。 CASTEP 的弹性常数计算任务的 结果以一批 .castep 输出文件的形式 给出。这些文件中的每一个文件都 代表确定的晶胞在假设的应变模式 和应变振幅下的几何优化运行结果。 这 些 文 件 的 命 名 约 定 为 ： seedname_cij__m__n 。 对 于 给 定 的 模式来说，m 代表当前的应变模式， n代表当前的应变振幅。
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仅取一种应 变模式
CASTEP可以使用这些结果来分析每一个运行计算出来的压力张量，产生 一个有关弹性性质的文件。 从工具栏中选择 CASTEP 工具，然后选择 Analysis 或者从菜单栏 中选择Modules | CASTEP | Analysis。 从属性清单中选择Elastic constants，从BN 的弹性常数计算工作中得到的结果文件BN.castep应 自动显示在Results file选框中。按下Calculate按 钮。计算结束后产生一个新的文档BN Elastic Constants.txt。 此文档中的信息包括： *输入的应变和计算出的应力的总结 *每一种应变模式线性拟合和拟合质量的计算结果 *给定对称性下计算出的应力与弹性常数之间的对应 *弹性常数Cij和弹性柔量Sij的表格 *导出量：体积模量和其倒数、压缩系数、杨氏模量、 Poisson比、 Lame 常数(用于模拟各向同性介质)
======================================== Elastic Compliance Constants Sij (1/GPa) ===
0.0014282 -0.0002075 -0.0002075 -0.0002075 0.0014282 -0.0002075 -0.0002075 -0.0002075 0.0014282 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0023533 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0023533 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0023533
弹性常数以常规的6x6张量的形式显示出,随后弹性柔量 （compliances）以相似的6x6形式显示出：
===================================== Elastic Stiffness Constants Cij (GPa) =====================================
736.57379 125.20883 125.20883 0.00000 0.00000 0.00000 125.20883 736.57379 125.20883 0.00000 0.00000 0.00000 125.20883 0.00000 0.00000 125.20883 0.00000 0.00000 736.57379 0.00000 0.00000 0.00000 424.93974 0.00000 0.00000 0.00000 424.93974 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 424.93974
在进一步的分析中没有使用压力的切点值 , 它很简单的指示出收敛 的基态离最初的结构有多远。 所有应变模式的结果总结如下： ============================ Summary of elastic constants ============================ id i j Cij (GPa) 1 1 1 788.92024 +/- 0.946 4 4 4 447.55108 +/- 0.749 7 1 2 148.70983 +/0.754 The errors are only provided when more than two values for the strain amplitude were used, since there is no statistical uncertainty associated with fitting a straight line to only two points.
预测锗的热力学属性
背景 线性响应或密度功能混乱理论是点阵动力学从头开始计算中最 受欢迎的方法之一，尽管如此，这种方法的应用已经扩充到对振动 属性的研究。线性响应提供了一种分析方法用于计算给定混乱的二 级派生的整体能量。可以计算出许多属性，主要依赖于混乱的种类。 在离子位置的混乱可以引起动力矩阵和声子；在磁场中引起NMR效 应；在单位晶格矢量中产生弹性常数；在电场中引起非传导性效应 等。 在本指南中，我们将要学习为了计算声子散射和能态密度以及 预测热力学属性如焓和自由能，如何使用CASTEP来完成线性响应 计算。 本指南主要包含以下内容：
3 弹性常数文件的描述 对于这种点阵类型，需要考虑两种应变模式(本教程只计算了一种)。对 于每一种应变模式，都有一个计算出的应力的总结(由各自的.castep文件得 到) 。
=============================================== Elastic constants from Materials Studio: CASTEP =============================================== Summary of the calculated stresses ********************************** Strain pattern: 1 ====================== Current amplitude: 1 Transformed stress tensor (GPa) : -4.990578 0.000000 0.000000 0.000000 -6.907159 0.000000 0.953658 0.953658 Current amplitude: 2 6.908215 Transformed stress tensor (GPa) : -5.949042 0.000000 0.000000 -7.093625 0.000000 0.000000 0.571307 0.571307 提供了应力，应变的组成和弹性常数张量之间联系的所有信息。在 7.094263 这一阶段，每一个弹性常数均有一个简洁的指数代表而不是由一对 ij指数代表。稍后会在文件夹中给出压缩符和常规的指数标定之间
现在设置几何优化
从工具栏中选择CASTEP工具 ， 然后从下拉列中选择Calculation（或从 菜单栏中选择Modules / CASTEP / Calculation）。 CASTEP Calculation对话框见右图： 在Setup标签中，把Task设置为 Geometry Optimization，把Quality 设 置为Fine，并且把Functional设置为GGA and PW91。
按下more按钮，选中Optimize cell。 关闭CASTEP Geometry Optimization对话 框。
选 择 Electronic 标 签 ， 按 下 More... 按 钮 以 得 到 CASTEP Electronic Options 对 话 框 。 把 Derived grid 的 设 置 从 Standard 改 为 Fine 。 关 闭 CASTEP Electronic Options对话框。
计算BN的弹性常数
目的： 使用 CASTEP 计算弹性常数 模块： Materials Visualizer, CASTEP 前提： 已使用first principles预测了AlAs的晶格常数
背景: 当前，可应用于大周期性体系的密度泛函理论（DFT ）取得了显著的 进展，已经成为解决材料设计、加工中难题的有效方法。人们依据这个理 论可以使解释实验数据，预测新晶体的结构、结合能和表面活性等基本性 质。这些工具可以用来指导设计新材料，允许研究人员理解基本的化学和 物理过程。 绪论: 在本教程中，将学习如何使用 CASTEP 来计算弹性常数和其他的力学 性能。首先我们要优化BN立方晶体的结构，然后计算它的弹性常数。 本指南主要包括以下内容： 1 优化BN立方晶体的结构 2 计算BN的弹性常数 3 弹性常数文件的描述
1. 优化BN立方晶体的结构 在计算弹性常数之前并不一定要进行几何优化，可以由实验观测到的 结构计算出Cij数据。尽管如此，如果我们完成晶胞的几何优化，可以获得 更多相容的结果，进而计算与理论基态对应的弹性常数。 弹性常数的精确度，尤其是切变常数的精确度，主要取决于SCF计算的 品质，特别是布里渊区取样和波函数收敛程度的品质。所以我们设置SCF、 k点取样和FFT格子的精度为Fine。 首先导入BN结构 在 菜 单 栏 中 选 择 File/ Import ， 从 structures/semiconductors 中 选 中 BN.msi ， 按 Import 按 钮 ， 输入BN的晶体结构，见右图。 为了节省计算时间，由 Build / Symmetry / Primitive Cell将此 conventional representation 转化为primitive representation.