materials_studio软件介绍

计算实例 ——优化FTBC-C4自组装大分子室温下几何结构 （4）结果文件输出：
计算实例 ——优化FTBC-C4自组装大分子室温下几何结构 （5）结果分析——在三维模型（.xtd）窗口下分析所需性质
3.MS.Dmol3模块
概述：
独特的密度泛函（DFT）量子力学程序，是唯一可以模拟 气相、溶液、表面及固体等过程及性质的商业化量子力学 程序，应用于化学、材料、化工、固体物理等许多领域。 可用于研究均相催化、多相催化、半导体、分子反应等， 也可预测诸如溶解度、蒸气压、配分函数、溶解热、混合 热等性质。可计算能带结构、态密度。基于内坐标的算法 强健高效，支持并行计算。MS4.0版本中加入了更方便的 自旋极化设置，可用于计算磁性体系。4.0版本起还可以进 行动力学计算。
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算 （4）结果分析——在三维模型（.xsd）窗口下分析所需性质
1）能带分析和 dos： view ——得到能带图 和dos图
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算
能带图（左）
dos图（右）
用来分析杂化轨道 相互作用情况和费
米能级附近电荷跃
注：以下计算性能均可以在 计算单点能或几何优化时 进行
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算和几何优化
2）Electronic设置 如图 SCF——自洽迭代 精度：0.001 迭代周期：300圈
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算和几何优化
（2）计算性质选择： Electron density-电子密度 Orbitals：电子轨道分布 （3）Run：提交任务
（3）FTBC-C4自组装大分子模型的建立
同样方法 画出HOPG 衬底
以HOPG尺寸
和形状建立原胞
应用举例——建立FTBC-C4自组装大分子模型
（3）FTBC-C4自组装大分子模型的建立
将FTBC-C4 分子加到原胞 HOPG衬底上 （一个复制粘贴的过程）
Down结构—— 烷基链向下
up结构—— 烷基链向上
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算（castep计算量 较大，大模型，不建议用其做几何优化） （1）建模，选择Castep模 块的 calculation设置参 数对话框： 1）Setup——Task： Energy-单点能 交换关联能：GGAPW91
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算
多种先进算法的综合运用使Material Studio成为一个强有 力的模拟工具。
特点：
优点：研究分子模型或材料结构，有丰富的模型资源，建 模和制图能力。与其它标准PC软件整合，使得容易共享这 些数据。 运行平台：Windows NT/2000/XP，Linux和UNIX服务器
分析领域：多范围的软件结合成一个集量子力学、分子力 学、介观模型、分析工具模拟和统计相关为一体的建模环 境。 应用领域：材料、化工、物理等
1.MS Visualizer模块
概述： 提供了搭建分子、晶体、界面、表面及高分子材料结构模 型所需的所有工具，可以操作、观察及分析计算前后的结 构模型，处理图型、表格或文本等形式的数据，并提供软 件的基本环境和分析工具以支持Materials Studio的其 它产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。 MS Visualizer的操作界面：
精度：0务
• 计算实例
——GaAs光学性质计算 • 结构优化：选 择Castep模块 的 Analysis设 置参数对话框， 进行Structure 分析。
• 计算实例
——GaAs光学性质计算 （2）优化完成 后进行能量计 算：
选择Castep模块 的 calculation设 置参数对话框：
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算和几何优化 （4）结果分析——在三维模型（.xsd）窗口下分析所需性质
Import：输出Orbitals 此图为LUMO分布图：黄蓝颜色描述LUMO轨道电子云分布波函数的正负方向
（4）结果分析——在三维模型（.xsd）窗口下分析所需性质
此图为HOMO分布图：黄蓝图描述HOMO轨道电子云分布波函数的正负方 向
• 计算实例
——GaAs光学性质计算
（5）结果分析：
选择需要分析的
光学性质参数，
进行Calculate， 然后进行View。
• 计算实例
——GaAs光学性质计算
我们可以把Castep分析得到的数据copy到Origin里面作 图，这样比较容易分析。
4.MS.CASTEP模块
概述： 先进的量子力学程序，广泛应用于陶瓷、半导体以及金属 等多种材料。可研究：晶体材料的性质（半导体、陶瓷、 金属、分子筛等）、表面和表面重构的性质、表面化学、 电子结构（能带及态密度、声子谱）、晶体的光学性质、 点缺陷性质（如空位、间隙或取代掺杂）、扩展缺陷（晶 粒间界、位错）、成分无序等。可显示体系的三维电荷密 度及波函数、模拟STM图像、计算电荷差分密度。MS4.0版 本中加入了更方便的自旋极化设置，可用于计算磁性体系。 4.0版本起还可以计算固体材料的红外光谱。
选择Castep模块的 calculation设置参数 对话框：
1）setup：Task
• Geometry Optimization—几何 优化
•
交换关联能：GGA-PBE
• 计算实例
——GaAs光学性质计算 2)Electronic设置:
• 截断能：350eV
• K点：4*4*4 • SCF—自洽迭代
迁情况 ——材料的导电性能
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算 （4）结果分析——在三维模型（.xsd）窗口下分析所需性质
2）STM实验模拟计算图片：模拟STM实验观测到的实验图片，Display Style用来设置等密度面值及其他晶胞和电荷密度面区域的参数。
• 计算实例
——GaAs光学性质计算 (1)建模 ,进行结构 优化：
添加AG 边缘悬挂 键—氢键
将每边中心两氢 原子替换为氧原子
将每定点两氢 原子替换为氟原子
应用举例——建立FTBC-C4自组装大分子模型
（2）独立FTBC-C4分子模型的建立
同样方法 建立烷基链 将烷基链安放 到AGNR的每 个氧原子上
初步优化力 场平衡下 的几何机构
应用举例——建立FTBC-C4自组装大分子模型
2）Electronic设置 如图 SCF——自洽迭代 精度：0.0001 迭代周期：600圈
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算
（2）计算性质选择： band structure-能带 k点越多精度越高， 计算量越大，对于大 模型，k点尽量少取 即可（GFQZ为布里 渊区内对称点） density of states （DOS）-态密度 Electron density-电 子密度 Orbitals：电子轨道 分布 （3）Run：提交任务
作用：为化学家、材料科学家和工程师带来有力 模拟方法。 设计更好的材料。
模块简介：
量子力学
高分子与 介观模拟
基本环境
晶体、结晶与 X射线衍射 分子力学与分 子动力学
定量结构性质关系
重点介绍四个模块：
1.MS Visualizer模块 2.MS.DISCOVER模块 3.MS.Dmol3模块 4.MS.CASTEP模块
Materials Studio（MS）软件简介
Materials Studio
——新一代材料模拟软件 概述：
Materials Studio是分子模拟软件界的领先者--美国Accelrys 公司在2000年初专为材料科学领域开发的可运行于PC机上 的新一代材料计算软件，可帮助研究人员解决当今化学及 材料工业中的许多重要问题。 Materials Studio软件采用Client/Server结构，客户端可以 是Windows 98、2000或NT系统，计算服务器可以是本机 的Windows 2000或NT，也可以是网络上的Windows 2000、 Windows NT、Linux或UNIX系统。
应用举例——建立FTBC-C4自组装大分子模型
（3）FTBC-C4自组装大分子模型的建立
调整FTBC-C4 与衬底的距离 与角度
2.MS.DISCOVER模块 概述： Discover是Materials Studio的分子力学计算引擎。它使用 了多种成熟的分子力学和分子动力学方法，这些方法被证 明完全适应分子设计的需要。以多个经过仔细推导的力场 为基础，Discover可以准确地计算出最低能量构象，并可 给出不同系综下体系结构的动力学轨迹。 周期性边界条件的引入使得它可以对固态体系进行研究， 如晶体、非晶和溶剂化体系。另外，Discover还提供强大 的分析工具，可以对模拟结果进行分析，从而得到各类结 构参数、热力学性质、力学性质、动力学量以及振动强度。
1）setup：Task • Energy--能量 • 交换关联能： GGA--PBE
• 计算实例
——GaAs光学性质计算 （3）计算性质选择：

band structure-能带
density of state(DOS)-态 密度

Optical properties-光学 性质
(4) Run—提交任务
计算实例 ——FTBC-C4自组装大分子单点能计算和几何优化 （1）建模，选择Dmol3 模块的 calculation设 置参数对话框： 1）Setup——Task： Energy-单点能 Geometry Optimization几何优化（这里几何 优化后结构只有细微 改变，不给图片）
工具栏
任 务 栏
模型可视化窗口 ——建模栏
任务监控栏