利用material studio软件制作CaTiO3的晶体结构

2012级专业课程设计（Ⅱ）

题目：利用material studio软件制作CaTiO3的晶体结构姓名：文美乐

班级：应物1203

学号：0322

指导教师：王会娴

一、课程设计目的、意义

目的：

1. 根据课堂讲授内容，我们做相应的自主练习，便于消化课堂所讲解的内容。

2. 通过多次反复调试程序进而积累相应的经验。

3. 通过完成要求的课题，逐渐培养学生的编程能力，用计算机解决实际问题的能力。

意义：

1. 有助于加深我们对操作软件MS的理解，通过课程设计，我们可以真正理解其应用方向，应用方法。

2. 有利于我们空间思维的锻炼，MS制图能直接有效地训练学生的立体思维、培养分析问题、解决问题能力。即使是一个简单的空间绘图，依然需要学生有条不理的构思。

3. 有利于培养严谨认真的学习态度，在软件应用过程里，如果不够认真或细心，可能就无法得出正确的运行结果。我们反复调试，反复修改的过程，其实也是对我们认真严谨治学的一个锻炼。

应用：

1．MaterialsStudio 在晶体结构教学中的应用

在涉及晶体结构的课程中，学生往往需要掌握晶体的结构和对称性，但单纯板书式教学对学生的理解作用不大，利用MaterialsStudio 的建模功能可以方便的建立各种晶体的三维模型，直观化的展示其结构和对称性等特点。

2．MS在能带结构计算中的应用

固体中电子能带结构的计算是固体物理学的主要理论问题，晶体电子能带的理论计算方法很多，但对学生的知识结构要求很高，学生学习起来往往感到无从下手。而只有让学生参与实际晶体的能带结构计算，学生对该部分内容的理解才更加深刻。MaterialsStudio中的CASTEP模块可以完成此方面的内容。CASTEP基于总能量的平面波赝势理论，运用原子数目和种类来预测和计算包括晶格参数、分子对称性、结构性质、能带结构、固态密度、电荷密度和波函数、光学性质。由于避免了繁杂的理论推导，一般学生可以很快上手，把重点放到计算结果的分析和讨论上，激发了学生的学习兴趣。

3.MaterialsStudio在X射线衍射教学中的应用

X射线衍射内容在固体物理中占有重要地位，通过X射线衍射实验，人们可以对未知晶体进行结构标定.而一般的固体物理教材只介绍X射线衍射的原理，学生对其应用知之甚少。我们利用Mater ialsStudio中的Reflex模块模拟晶体材料的X光、中子以及电子等多种粉末衍射图谱，确定晶体的结构、解析衍射数据并用于验证计算和

实验结果。

4．MS在理论化学计算软件的应用

在众多材料化学理论计算软件中，MS是比较合适一般学生使用。可视化是深奥的材料周期性结构和结果直观表达。MS的操作简单，让学生容易接受，是适合用来作为材料研究的计算软件。

二、课程设计具体内容。

1、能够生成Projects ，打开已有的晶体结构并且观察3D 文档

（生成一个Projects，打开已有的晶体结构并且观察3D 文档，显示三维棍棒型的图形）2幅图

生成一个Projects

打开已有的晶体

2、能够绘制有机分子（制一幅有机分子图，并显示键长和键角）

绘制苯甲酰胺分子

a.

b. 加H；

旋转方向后如下图

c.测键长

d.测键角

3、绘制CaTiO3 晶体的晶体结构，要求给出具体的操作过程，并把Ca、Ti、O名称标在相应的原子上，给出原子的坐标。

（1）打开一个新的3D Viewer，从Build菜单选择Crystal下的Build Crystal打开相关的晶体模建对话框。在Space Group栏中，选择Enter Group，输入PM-3M，在Lattice Paramenters栏中，在相应的地方输入CaTiO3 晶体的晶胞参数a=b=c=3.893A。按下Build 按钮，一个空的晶胞就会出现在文档中，关闭对话框。

（2）Atom and Bond 工具栏上单击Add Atoms按钮，打开Add Atom 对话框。加入Ti原子，坐标为（0.5,0.5,0.5），加入Ca原子，坐标为（0,0,0）。加入O原子，坐标为（0.5，0.5，0）。

给原子标记：按Ctrl选中相同原子，在3D viewer上按右键，选择label 打开对话框。在Custom text中分别输入原子的名称Ca，Ti，O按Apply，如图，Ca，Ti，O出现在选中的原子上。

原子坐标：

四、设计总结、感想。

此次课程设计虽然只有短短四周，但每周课程都相当充实。一些学习资料本该是同学们自己搜寻的，但老师很贴心的帮忙搜集了最有效的，最易懂的课程相关资料，并分发到同学们各自的电脑上。前期由于我要考研，老师很体谅的放松了我们学习的时间，给我们充分的考研冲刺动力。考研结束后，为了不影响，并赶上其他同学，老师充分为我们解答课程问题。经过老师多方面的指点，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟。

课程设计是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门教学习方法的课程，给了我很多学习上的启示，我们要掌握自学的方法，要有自学的精神，发扬独立自主的精神，网络很便捷，我们可以通过网络了解我们学习的课程，也可以通过去图书馆查阅的方式更深入的学习感兴趣的课题。课上精力毕竟有限，我们平时也应注意掌握这些软件的使用。