Materials Studio教程
计算机材料设计materialsstudio教程
计算机材料设计materialsstudio教程1. 介绍材料科学与工程是一门跨学科领域，涉及到物理、化学、工程等多个学科的知识。
在材料研究中，计算机模拟和设计已经成为一种常见的方法。
材料Studio是一款用于材料设计和模拟的软件，广泛应用于材料科学领域。
本教程将介绍材料Studio的基本使用方法，以及在材料设计方面的应用。
2. 安装和启动在开始使用材料Studio之前，首先需要进行软件的安装。
可以通过官方全球信息湾下载安装包，根据指示进行安装。
安装完成后，双击图标启动软件。
3. 界面介绍材料Studio的界面分为多个模块，如建模模块、分子动力学模块等。
用户可以根据需要选择不同的模块进行操作。
在界面的顶部是菜单栏和工具栏，通过菜单栏可以打开新的文件、保存文件、进行模拟等操作。
在界面的中部是主要的视图区域，用户可以在这里进行模拟的展示和操作。
在界面的底部是状态栏，显示了当前软件的状态信息。
4. 材料建模材料Studio提供了丰富的建模功能，用户可以通过拖拽、旋转等操作来建立各种不同的材料模型。
在建模过程中，可以选择不同的原子结构、周期表元素等，还可以进行原子的排列和连接。
建模完成后，可以对材料进行优化，并进行力场计算等操作。
5. 分子动力学模拟分子动力学模拟是材料研究中常用的方法，可以模拟材料的微观结构和动力学行为。
材料Studio提供了强大的分子动力学模拟功能，用户可以在软件中设置模拟的参数，进行分子动力学的模拟。
在模拟过程中，可以观察材料的变化，了解材料的热力学和力学性质。
6. 导入和导出数据在材料研究中，通常需要对模拟的数据进行分析和处理。
材料Studio 可以方便地导入和导出数据，用户可以将模拟结果导出为文本文件、图像文件等格式，方便后续的数据分析。
还可以导入实验数据进行对比分析，帮助验证模拟的结果。
7. 实例分析为了更好地理解材料Studio的使用方法和应用，下面我们以某一具体材料的模拟和分析为例，进行实例分析。
materials studio操作手册
materials studio操作手册Materials Studio是一款功能强大的材料模拟软件，广泛应用于材料科学、化学、物理等领域。
本手册旨在向初学者介绍Materials Studio 的基本操作方法，帮助读者快速上手和熟练使用该软件。
一、软件介绍Materials Studio是由Accelrys公司开发的一款材料模拟软件，提供了多种计算和模拟工具，包括材料结构建模、分子动力学模拟、密度泛函理论计算等。
软件界面简洁直观，操作相对简单，适合初学者学习和使用。
二、软件安装1. 下载Materials Studio安装包，双击运行安装程序。
2. 按照安装向导的提示进行安装，并选择安装路径。
3. 安装完成后，打开软件，输入许可证信息进行激活。
三、材料结构建模1. 打开Materials Studio，点击菜单栏的“建模”选项。
2. 在“建模”界面中，选择所需的建模工具，如“晶体构建”、“分子段构建”等。
3. 根据需要输入所需的参数，如晶体的晶面、晶格常数等。
4. 完成结构建模后，保存并命名该模型。
四、模拟计算1. 在Materials Studio主界面，点击菜单栏的“计算模拟”选项。
2. 在“计算模拟”界面中，选择所需的计算方法，如分子动力学模拟、能带计算等。
3. 根据需要输入所需的参数，如温度、压力、模拟时间等。
4. 点击“开始计算”按钮，等待计算结果的生成。
五、数据分析与可视化1. 根据计算结果，在Materials Studio主界面选择“后处理与分析”选项。
2. 在“后处理与分析”界面中，选择所需的分析工具，如晶体结构分析、能带分析等。
3. 输入相应的参数和选择所需的分析方法。
4. 运行分析工具后，生成分析结果，并通过可视化方式展示。
六、参数优化1. 在Materials Studio主界面，选择“参数优化”选项。
2. 在“参数优化”界面中，选择所需的优化算法，如遗传算法、全局优化算法等。
MaterialsStudio快速入门教程
1. 输入一个结构
File / Import，打开输入文件对话框
（注意，此对话框也可用工具栏上的输入按钮
打开）。
选择 Examples / Documents / 3D Model / TON.msi，单击 Import 按钮。
来选择相应的对象。单击
* 在TON 结构上单击选中的原子，此原子颜色改变，说明被选中。
* 单击一个键，此键的颜色改变，说明被选中。
键被
选中
原子被选中
* 按住鼠标左键，沿斜线托拽，可以选择一定区域内的所有对象，包括原子和键。
此区域的 原子和键 都被选中
* 在结构中的某个原子或键上双击鼠标可以选择整个结构。 * 在3D Viewer 上无TON 结构的地方单击或双击鼠标，则取消对象的选择。 * 需要将结构保存为project的一部分时，单击3D Viewer 的 ，再按 Yes 按钮。 * File / Save Project ，Windows / Close All
点击Modify Element 按钮 右侧的箭头，在下拉选项中选择 Nitrogen，则碳 原子变为氮原子。
在3D Viewer的任意位置点击左键，取消原子选择。
C
N
一般选中某个原子后，在Modify 菜单下的Modify Element 中选择Oxygen 或其它原子来改变原子类型。
6. 编辑键的类型
在 3D Viewer 工具栏上，单击 3D Viewer Selection Mode 按钮 。
如果 3D Viewer 工具栏
没有出现， 在View /
Materials studio 简单教程ppt课件
（3）绘制CH3F分子 点击工具栏中的 ，选择C原子 ，并绘制单个C原子，然后点击 ，自 动添加H原子，然后点击 ，并选中任 意一个H原子，选择Modify / Modify Element / Periodic Table，选择F元素。这 样就把选中的H原子换成了F原子， CH3F 分子绘制成功。点击 ，得到合理的初 始配置。
5
（4）文件重命名 选中Project Explorer 中的3D Atomistic.xsd ，2、在模其型上几单何击优鼠化标计右算键，选择Rename ， 将点名击称工改具为栏m中e的thylfluo，rid选e，择其Ca文lcu件la名tio变n，为 m在esthetyulfplu选or项id中e.x，sd。将Task由Energy设置为 Geometry Optimization ，Quality由 Medium设置为Coarse，Function保留系统 默认值： LDA 和PWC，然后点击Run。
10
（2）参数设置 将Number of frames 设置为25，勾选
Supe关闭窗口。
11
选择菜单栏的Build / Bonds ，打开对 （话3框），生在成键动和画形式中勾选Monitor bonding 。点然击后关闭按对钮话，框选。择Bounce，然后点击 按钮，播放动画，点击 ，动画停止播 放。
8
4、动画演示反应过程 在菜单栏选择Window/Tile Horizontally
，把两个分子模型放在同一窗口，旋转两 个分子，使没有键结构的两个F原子一个 在左边，一个在右边。
9
（1）反应物、生成物原子匹配 在菜单栏选择Tools / Reaction Preview，
MaterialsStudio培训教程
None
PPT文档演模板
Dashed line
Line
Stick
MaterialsStudio培训教程
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）。
msi ?
PPT文档演模板
MaterialsStudio培训教程
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）。
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。
3. 改变3D结构的视图
可以使用3D Viewer 工具栏上的工具来改变3D 视图。
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。
中科大-Materials-Studio-培训教程-5(包你学会)请将这一系列全看完-一定有收获。精讲
从“开始” 或快捷图 标打 开MS。
找到class3， 按“打开”按 钮
输入AlAs，这将是 新的Project的名字。
在 Project Explorer中，右击根目录AlAs，选择New | 3D Atomistic Document。
1 eV=0.036749308 Ha=23.0605 kcal/mole=96.4853 kJ/mole
CASTAP几何优化任务
CASTAP几何优化任务允许改善结构的几何，获得稳定结构 或多晶型物。通过一个迭代过程来完成这项任务，迭代过程中 调整原子坐标和晶胞参数使结构的总能量最小化。
CASTAP几何优化是基于减小计算力和应力的数量级，直到 小于规定的收敛误差。也可能给定外部应力张量来对拉应力、 压应力和切应力等作用下的体系行为模型化。在这些情况下反 复迭代内部应力张量直到 与所施加的外部应力相等。
引言 本指南介绍了CASTEP是如何使用量子力学方法来确定材料的晶体结构，使用者
将学会如何构建晶体结构，设定一个CASTEP几何优化任务，然后分析计算结果。
内容 1. 构建AlAs的晶体结构 2. 设置并进行CASTEP计算 3. 分析结果 4. 比较计算的结构参数和实验数据
(1)图示电荷密度 (2)图示态密度和带结构
CASTAP动力学任务
CASTAP动力学任务允许模拟结构中原子在计算力的影响下将如何移动。
在进行CASTAP动力学计算以前，可以选择热力学系综和相应参数，定义模拟 时间和模拟温度。
选择热力学系综
对牛顿运动定律积分允许探索体系恒值能量表面（NVE动力学）。然而，在 体系与环境进行热交换条件下发生最本质的现象。使用NVT系综（或者是确定性 的Nosé系综或者是随机性的Langevin 系综）可模拟该条件。
Materials Studio操作步骤(本人原创)
第3章铁基块体非晶合金-纳米晶转变的动力学模拟过程3.1 Discover模块动力学模拟3.1.1 原子力场的分配在使用Discover模块建立基于力场的计算中，涉及几个步骤。
主要有：选择力场、指定原子类型、计算或指定电荷、选择non-bond cutoffs。
在这些步骤中，指定原子类型和计算电荷一般是自动执行的。
然而，在某些情形下需要手动指定原子类型。
原子定型使用预定义的规则对结构中的每个原子指定原子类型。
在为特定的系统确定能量和力时，定型原子使工作者能使用正确的力场参数。
通常，原子定型由Discover使用定型引擎的基本规则来自动执行，所以不需要手动原子定型。
然而，在特殊情形下，人们不得不手动的定型原子，以确保它们被正确地设置。
图 3-1调出选择原子窗口图3-2 选择原子窗口计算并显示原子类型：点击Edit→Atom Selection，如图3-1所示。
弹出对话框，如图3-2所示。
从右边的…的元素周期表中选择Fe，再点Select，此时所建晶胞中所有Fe原子都将被选中，原子被红色线圈住即表示原子被选中。
再编辑集合，点击Edit→Edit Sets，如图3-3、3-4所示。
图3-3 编辑集合图3-4 设定新集合弹出对话框见图3-4，点击New...，给原子集合设定一个名字。
这里设置为Fe，则3D视图中会显示“Fe”字样，再分配力场：在工具栏上点击Discover按钮，从下拉列表中选择Setup，显示Discover Setup对话框，选择Typing选项卡，见图3-5。
图3-5 给原子添加力场在Forcefield types里选择相应原子力场，再点Assign（分配）按钮进行原子力场分配。
注意原子力场中的价态要与Properties Project里的原子价态（Formalcharge）一致。
3.1.2体系力场的选择点击Energy选项卡，见图3-6。
图3-6 Energy选项卡图3-7 力场下拉菜单力场的选择：力场是经典模拟计算的核心，因为它代表着结构中每种类型的原子与围绕着它的原子是如何相互作用的。
Materials-Studio教程
Materials Studio 实用指南目录Preface.前言专题1.COF晶胞的构建专题2.CMP模型的构建Reflex模块介绍Forcite模块介绍Sorption模块教程DFTB+模块介绍VAMP模块介绍DMol3模块介绍CASTEP模块介绍GULP模块介绍专题3.综合应用专题4 Materials Studio的安装与设置专题1. COF晶胞的构建在这一节，我们来了解一下如何用Materials Studio内的建模工具构建COF晶胞。
COF材料在近几年内获得了越来越多的关注，相关研究涉及的层面也越来越广泛。
但是从材料的构成来看，COF与其他高分子材料并无本质的不同，为什么COF就这么受到瞩目？因为COF材料是晶体材料。
如果一种材料是晶体材料，从理论角度说，通过研究其单个晶胞的性质，就可以推知该材料的宏观特性，从应用角度说，只要得到特征的XRD衍射线，就可以断定得到了预期的材料，且其结构与性质必定与具备相同XRD 谱线的同类样品完全一致，这是只有晶体材料才能具备的特性。
也正因为COF具备晶体材料的这些优良特性，才能被学术界如此看重。
COF材料的晶体属性为相关研究带来了相当广阔的发挥空间，但也对研究者提出了更高的要求，如果要在这一领域开展深入探索，不但要掌握合成方面的必要技能，还要对晶体的结构与性质具有一定程度的了解，最好还能够独立操作相关软件设计COF结构，构建COF晶体模型，并进行一些基本性质的计算。
在本专题，我们就如何用MS平台构建COF晶胞开展一些初步的探索，也算是回应COF材料带给我们的挑战的第一步。
COF材料最初由Yaghi小组合成，并发表在2005年的Science上。
在通篇文献中，我认为最引人注目的就是右边这张COF材料的结构模拟图。
在该文献支持信息中我们还会了解到，正文中涉及的COF结构均是由Cerius2软件完成——包括XRD谱图的解析，晶胞的构建以及结构优化——该软件是Materials Studio早期的Unix工作站版本，我们也可以把它看成是目前的Materials Studio的前身，两者主要模块及功能完全一致，所以我们可以肯定，用相对容易接触到的MS也肯定能完成相同的工作。
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
Materials-Studio教程
Materials Studio 实用指南目录Preface.前言专题1.COF晶胞的构建专题2.CMP模型的构建Reflex模块介绍Forcite模块介绍Sorption模块教程DFTB+模块介绍VAMP模块介绍DMol3模块介绍CASTEP模块介绍GULP模块介绍专题3.综合应用专题4 Materials Studio的安装与设置专题1. COF晶胞的构建在这一节，我们来了解一下如何用Materials Studio内的建模工具构建COF晶胞。
COF材料在近几年内获得了越来越多的关注，相关研究涉及的层面也越来越广泛。
但是从材料的构成来看，COF与其他高分子材料并无本质的不同，为什么COF就这么受到瞩目？因为COF材料是晶体材料。
如果一种材料是晶体材料，从理论角度说，通过研究其单个晶胞的性质，就可以推知该材料的宏观特性，从应用角度说，只要得到特征的XRD衍射线，就可以断定得到了预期的材料，且其结构与性质必定与具备相同XRD 谱线的同类样品完全一致，这是只有晶体材料才能具备的特性。
也正因为COF具备晶体材料的这些优良特性，才能被学术界如此看重。
COF材料的晶体属性为相关研究带来了相当广阔的发挥空间，但也对研究者提出了更高的要求，如果要在这一领域开展深入探索，不但要掌握合成方面的必要技能，还要对晶体的结构与性质具有一定程度的了解，最好还能够独立操作相关软件设计COF结构，构建COF晶体模型，并进行一些基本性质的计算。
在本专题，我们就如何用MS平台构建COF晶胞开展一些初步的探索，也算是回应COF材料带给我们的挑战的第一步。
COF材料最初由Yaghi小组合成，并发表在2005年的Science上。
在通篇文献中，我认为最引人注目的就是右边这张COF材料的结构模拟图。
在该文献支持信息中我们还会了解到，正文中涉及的COF结构均是由Cerius2软件完成——包括XRD谱图的解析，晶胞的构建以及结构优化——该软件是Materials Studio早期的Unix工作站版本，我们也可以把它看成是目前的Materials Studio的前身，两者主要模块及功能完全一致，所以我们可以肯定，用相对容易接触到的MS也肯定能完成相同的工作。
MaterialsStudio快速入门教程PPT教案
* 点击 Modify Bond Type 按钮
右
侧的三角，在下拉选项中选择Double
Bond 。四个选中的键都成了双键。
* 在3D Viewer 结构外的任意处单击左键，取消选择 。
本节课包括以下内容: 1. 输入一个结构 2. 调整显示方式 3. 改变3D 结构的视图 4. 选择对象的不同类型牛牛文档分享1. 输入一个结构
File / Import，打开输入文件对话框
（注意，此对话框也可用工具栏上的输入按钮
打开）。
选择 Examples / Documents / 3D Model / TON.msi，单击 Import 按钮。
To monitor and adjust distances牛牛文档分享下面建造苯甲酰胺结构：
1. 生成新的3D文档 在菜单上选择File / New，并且选择3D Atomistic 后单击OK。此时文件名称出现
在左侧的Project Explorer 中，名称为3D Atomistic.xsd，在其上单击鼠标右键，选 择Rename ，将名称改为my-benzamide。
话框。在Display Style中选择Ball and stick 。单击 Close button 关闭 Default Atom Style 对话框。
这样在本project 中，默认显示方式被设置为 b
Sketch toolbar 在绘图工具栏(Sketch toolbar) 上单击Sketch Ring 按钮 ，松开，然后鼠标 移动到3D文档中。这时鼠标看起来象一只铅笔，其右侧的数字表示将要绘制的环上 的原子数(可以在键盘上按下数字键3-8 来改变环的大小）。这里键入6，在3D Viewer上单击左键，则出现一个六边形的碳环。
Materials Studio建模操作详细步骤(本人原创)
第2章Materials Studio建模2.1界面常用操作2.1.1 Materials Studio的启动从Windows“启动”菜单中选择“程序”Accelrys Materials Studio 4.0| Materials Studio。
如果在桌面上有Materials Studio图标，也可以通过双击图标来启动Materials Studio。
在启动Materials Studio时，首先会出现一个所谓的欢迎界面（Welcome to Materials Studio），必须创建一个新的项目或从对话框中载入一个已经存在的项目。
注意：如果是第一次打开Materials Studio，会看到一个叫做Materials Studio 文件关联的对话框，如果出现这种情况，按照提示点击OK按钮即可。
2.1.2 创建项目在欢迎界面对话框上选择创建一个新的项目，然后点击OK。
然后会出现新建项目对话框，选择要存储文件的位置并且键入“tiejifeijinghejin”作为文件名，然后点击OK。
此时的项目管理器如图2-1所示：图2-1 Project 界面Materials Studio对中文支持不好，命名时最好用英文字母，可以右击点Rename，进行重命名。
2.1.3 输出图像可以将3D Atomistic文件显示的图像作为位图输出，输出的图像可以包含到其它文件中。
位图图像被存储为.bmp格式，可以使用简单的位图编辑器比如Windows的画图进行编辑。
从菜单栏中选择File | Export...显示Export对话框。
点击Export as type文本框右侧的选项箭头，从下拉列表中选择Structure Bitmap （*.bmp）。
一旦选择了位图格式，Options...按钮就被激活了。
点击Options...按钮以显示Bitmap Export Options对话框。
可以调节对话框中的位图图像的像素尺寸以适合相关需求。
material_studio教程
A. 在一个新的 3D 文档中 B. 从Build 菜单选择Crystal 下的Build Crystal...会打 开相关的晶体模建对话框。 C. 在Space Group 栏中，选择Enter Group，输入P3221， 并且按下Tab 键进行确认。 D. 也可以从下拉菜单中选择该空间群，如果你知道该空间 群的序号，也可以直接输入该序号。 E. 在 Lattice Paramenters 栏中，在相应的地方可以输 入Alpha 石英的a 和c 晶胞参数为a=4.910 c=5.402。
5.处理分子晶体：尿素 5.
处理分子晶体：尿素
医药、农药、色素、染料、专用化合物以及爆炸物等在工 业制造过程的某些阶段，都是晶体材料。 对这些材料进行模拟，可以扩展我们对其的认识，最终帮 助我们控制其性质，例如溶解性、模板寿命、形态、生物 药效率、颜色、振动强度、气压和密度等。 在练习中我们将使用尿素作为一个简单的例子进行分子晶 体材料的模拟。
(5).检测结构中氢键连 (5).
A. 旋转结构观测氢键网络 B. 使用键盘上的上、下、左、右键头将按照 45°为单位 进行旋转转。
6.建造Alpha 石英晶体 Alpha 6.
建造Alpha 石英晶体 Alpha
应用领域：
异相催化剂的应用
沸石催化剂 在石油、天然气探测中的矿物采样分析
建造Alpha 石英晶体 Alpha
打开并且观察3D 文档 3D
(3).选择对象的各种类型 (3). 在 3D View 工具栏上选择3D Viewer Selection Mode。 通过单击原子、键来选择相应的对象该对象变为黄色表 示已经被选中。 通过鼠标的托拽操作可以选择一定区域内的所有对象， 包括原子和键。 在结构中的某个原子或键上双击鼠标可以选择整个结构。
Materials Studio 培训教程
选择Job Control标签，设定本地机运算。 选择Job Control标签，设定本地机运算。 标签 按下CASTEP Calculation对话框中的Run按钮 对话框中的Run按钮。 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 优化之后，此结构的晶胞参数应为a=b=c=2.574Å。 a=b=c=2.574Å 续计算优化结构的弹性常数。 续计算优化结构的弹性常数。
=============================================== 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
materialstudio教程PPT课件
.
2
1. 生成Projects
.
3
生成Projects
(1).运行Material studio (2).生成Project
.
4
2.打开并且观察3D 文档
.
5
打开并且观察3D 文档
(1)调整显示风格 在 3D 结构上单击右键 并选择Display Style
对话框中的各选项的意义如下 Atom栏 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） Lattice 栏: Display:显示单个晶胞或者元胞 Range：显示在X、Y、Z 方向上晶胞的数量 Lattice:显示晶胞边界的风格
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18
Байду номын сангаас
4.观察并且处理研究表格文档
.
19
观察并且处理研究表格文档
.
8
3.绘制苯甲酰胺分子
.
9
绘制苯甲酰胺分子
下面是要建造的苯甲酰胺结构：
(1).生成3D 文档
➢ 在菜单上选择 New，并且选择3D Atomistic Document 后单 击OK此时文件名称出现。
➢ 在左侧的Project Explorer 中，名称为3D Atomistic Document.xsd，在其上单击鼠标右键，选择ReName 进行改 名并进行保存。
单击原子将键连接到该原子上，然后移动鼠标并在合适 位置单击设置另一个原子。
要结束绘制，请在最后一个原子上双击鼠标左健或者按
下键盘上的 Esc 键。
.
11
绘制苯甲酰胺分子
(3).将分子改变为球棍模型
MaterialsStudio教程
Materials Visualizer使用一组方便的工具使我能够在3D视图中打开文档，并且调整结构的图形显示风格。
在菜单栏中选择File | Import...，显示输入文档对话框。
注意：输入文档对话框也可以通过点击标准工具栏中的输入按钮 来打开。
在输入文档对话框中定位并选择Examples/Documents/3D Model/TON.msi文件，然后点击Import。
2.2
目的：介绍Materials Studio中documents (文档)概念
模块：Materials Visualizer
时间：
先决条件：创建项目
介绍：
Materials Studio使用了各种不同的文档类型，包括：3D Atomistic、3D Mesoscale、text、chart、HTML、study table、grid、script和forcefield文档等。在本教程中，主要使用3D Atomistic文档类型。文档在在项目中进行管理，将一般的工作流记录为文档，文档可以被创建与存储。
二、计算机材料设计的专家系统
计算机材料设计专家系统是指具有相当数量的材料方面的背景知识，并能运用这些知识解决材料设计中的相关问题的计算机程序。
第2章
2.1
目的：介绍Materials Studio(MS)中project(项目)概念
模块：Materials Visualizer
时间：
先决条件：无
介绍：
到了20世纪80年代，计算机材料设计取得了重大进展。1985年，日本出版了《新材料开发与材料设计》一书，书中首次提出了“材料设计学”这一研究方向。1988年，日本科学技术厅组织功能性梯度材料的研究任务，提出将材料的设计、合成、评估这三者结合起来，按预定要求做出材料。
MaterialsStudio教程
图1－1 显示my quickstart 项目的项目管理器
现在已经建立了一个新的Materials Studio项目。
3.恢复默认的项目设置
在默认情况下，每一个新建的项目都使用在模板项目中定义的设置，模板项目由Materials Studio自动建立，如\Accelrys\MaterialsStudio 4.0\Templates\Normal.stp。对于本教程，应该确保my quickstart项目的设置为默认设置。
鼠标和键盘操作的完整列表可以参见“鼠标和键盘动作”教程。
试着使用下列工具改变结构在3D视图中的位置：
3D Viewer Reset View：将视图复位到原始的位置和方向。
3D Viewer Recenter：将选择的原子或整个结构置于视力的中心。
注意：如果是第一次打开Materials Studio，会看到一个叫做Materials Studio文件关联的对话框，如果出现这种情况，按照提示点击OK按钮即可。
2. 创建项目
在欢迎界面对话框上选择创建一个新的项目，然后点击OK。
然后会出现新建项目对话框，选择要存储文件的位置并且键入my quickstart作为文件名，然后点击OK。现在就开始了Materials Studio的学习，使用的项目叫做my quickstart，此时的项目管理器如图所示：
Materials Studio操作步骤(本人原创)
第3章铁基块体非晶合金-纳米晶转变的动力学模拟过程3.1 Discover模块动力学模拟3.1.1 原子力场的分配在使用Discover模块建立基于力场的计算中，涉及几个步骤。
主要有：选择力场、指定原子类型、计算或指定电荷、选择non-bond cutoffs。
在这些步骤中，指定原子类型和计算电荷一般是自动执行的。
然而，在某些情形下需要手动指定原子类型。
原子定型使用预定义的规则对结构中的每个原子指定原子类型。
在为特定的系统确定能量和力时，定型原子使工作者能使用正确的力场参数。
通常，原子定型由Discover使用定型引擎的基本规则来自动执行，所以不需要手动原子定型。
然而，在特殊情形下，人们不得不手动的定型原子，以确保它们被正确地设置。
图 3-1调出选择原子窗口图3-2 选择原子窗口计算并显示原子类型：点击Edit→Atom Selection，如图3-1所示。
弹出对话框，如图3-2所示。
从右边的…的元素周期表中选择Fe，再点Select，此时所建晶胞中所有Fe原子都将被选中，原子被红色线圈住即表示原子被选中。
再编辑集合，点击Edit→Edit Sets，如图3-3、3-4所示。
图3-3 编辑集合图3-4 设定新集合弹出对话框见图3-4，点击New...，给原子集合设定一个名字。
这里设置为Fe，则3D视图中会显示“Fe”字样，再分配力场：在工具栏上点击Discover按钮，从下拉列表中选择Setup，显示Discover Setup对话框，选择Typing选项卡，见图3-5。
图3-5 给原子添加力场在Forcefield types里选择相应原子力场，再点Assign（分配）按钮进行原子力场分配。
注意原子力场中的价态要与Properties Project里的原子价态（Formalcharge）一致。
3.1.2体系力场的选择点击Energy选项卡，见图3-6。
图3-6 Energy选项卡图3-7 力场下拉菜单力场的选择：力场是经典模拟计算的核心，因为它代表着结构中每种类型的原子与围绕着它的原子是如何相互作用的。
Materials Studio 培训教程
Materials Studio 培训教目录Materials Studio 快速入门教程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 Visualizer 模块快速入门教程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11用第一性原理预测AlAs 的晶格参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36 CO 分子在Pd(110)表面的吸附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43Pd(110)面上的CO 分子电荷密度变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55模拟CO_Pd(110)体系的STM 图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61使用DMol3 中的离域内坐标对固体进行几何优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯64 用LST/QST 搜索过渡态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69气体在聚合体中扩散的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯76聚合物与金属氧化物表面的相互作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯86计算共存相之间的界面张力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯96运行简单的MesoDyn 模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯99使用粉末衍射图进行分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯108指标化粉末衍射图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯117无机物的Rietveld 精修⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯125使用Reflex Plus 来解析3-氯-反-苯乙烯酸的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133 无机化合物FIN31 的结构确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142创腾科技有限公司Neotrident Technology Limited 2Materials Studio 快速入门教程该教程将介绍Materials Studio 软件的基本功能，在这一部分，你将学到：1.生成Projects2.打开并且观察3D 文档3.绘制苯甲酰胺分子4.观察并且处理研究表格文档5.处理分子晶体：尿素6.建造Alpha 石英晶体7.建造多甲基异丁烯酸盐8.保存Project 并结束1. 生成Projects(1).运行Material Visualizer从运行菜单中运行或者在桌面点击快捷方式。
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6.2 MS软件简介
• 主菜单
View:Commands for modifying the appearance of MS Modeling.
View菜单包括改变 Materials Studio的显示 外观的命令，包括工具 条、浏览器和状态栏的 显示与否，工程日子和 3D Viewer的显示参数。
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6.2 MS软件简介
• 主菜单
View:Commands for modifying the appearance of MS Modeling.
标准View菜单
所以View菜单包括以下菜单项： Toolbars：显示所有Materials Studio的工具条列表 ，让你可以选择每一个工具条是否可见。 Explorers：显示所有Materials Studio的浏览器列 表，可以选择每一个浏览器是否可见。 Status Bar：设置状态栏是否可见。 Project Log：显示当前工程的工程日志。
6.1 程序安装
• 安装之前要做的工作
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6.1 程序安装
• 安装之前要做的工作
安装完成后，把msi.lic或msilic.lic拷贝到安装目 录的子目录./LicensePack/Licenses中
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6.2 MS软件简介
Materials Studio Visualizer是符合微软标准的应用程序。它包含很多和其它 微软产品相似的用户接口界面元素。其余的符合微软标准，但为Materials Studio所特有。
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6.2 MS软件简介
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6.2 MS软件简介 模块
• CASTEP • CASTEP最先由英国剑桥大学凝聚态理论小组开
发，它采用密度泛函理论模拟很大一类材料固体 、界面和表面的性质。 • 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。高效并行版本可以模拟包含 数百原子的大系统。
6.1 程序安装
• 安装之前要做的工作
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6.1 程序安装
• 安装之前要做的工作
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6.1 程序安装
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6.2 MS软件简介
• Materials Studio是一个模块化的环境。每种模块提供不同 的结构确定、性质预测或模拟方法。你可以选择符合你要 求的模块与Materials Visualizer组成一个无缝的环境。你也 可以把Materials Visualizer作为一个单独的建模和分子图形 的软件包来运行。
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File:Commands relating to file and project operations, such as open, save, import, export, and print.
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6.2 MS软件简介
• 主菜单
Edit:Commands for editing selected objects and using the clipboard.
六、Materials Studio教程 基础介绍
2012.4.15
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本章内容
01 Materials Studio(MS)程序安装 02 MS的基本功能 03 三维晶体结构示意图 04 其他功能简介
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模块
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6.2 MS软件简介 模 块
• Materials Visualizer • Materials Visualizer是Materials Studio的核心模块，提供
建模、分析和可视化的工具。清晰直观的用户界面提供了 高质量的Windows标准环境，你可以添加任何其它的 Materials Studio模块。 • Materials Visualizer提供了快速直观的工具，使你能构造分 子、晶体材料、表面、界面、层结构和高聚物的图形模型 。你能操纵、查看并分析这些模型。Materials Visualizer也 处理图表、表格和文本数据，提供软件基础和分析工具， 以支持所以的Materials Studio产品。
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6.2 MS软件简介 模块
• Reflex • Power Refinement工具运行你修改Pawley
refinement和Reitveld Refinement来最优化粉末 衍射模拟参数和晶体结构以便使模拟结果和试 验结果尽可能一致。 • 改变诸如衍射性质、辐射种类、配置函数和试 样参数等变量是直接通过Materials Studio对话 框进行的。
–Materials Studio 的 服 务 器 / 客 户 机 结 构 使 得 你 的 Windows NT/2000/XP，Linux和UNIX服务器可以运行复杂 的计算，并把结果直接返回你的桌面。
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6.2 MS软件简介 模块
• Power Solver的方法：
– Reflex Power Indexing工具根据试验的粉末衍射图案索引 确定晶胞参数和所属晶类。
– 在Reflex Power Refinement模块中的改进的Pawley程序精 修晶胞参数、峰行状和背景参数，它也是减小可能所属 空间群的有用工具。
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6.2 MS软件简介 模块
• Amorphous Cell • 建立复杂无定型系统代表性模型并预测主要性质的
一套计算工具。你能预测并研究的性质包括内聚能 密度、状态方程行为、链堆砌和局部链运动。 • Amorphous Cell创建结构采用的方法是基于很好建 立的产生包含链分子的疏松无序系统包含真实平衡 构象。其它的特点有建立包含小分子和高聚物任意 比例混合的系统、产生有序向列相中间相和无定型 材料厚板的专门功能，这适合于创建界面模型，用 于研究粘着和润滑。
–无论是使用高级的运算方法，还是简单地利用Materials Studio增强你的报告或演讲，你都可以感到自己是在用 的一个优秀的世界级材料科学与化学计算软件系统。
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模块
• Materials Studio的中心模块是Materials Visualizer。它可以 容易地建立和处理图形模型，包括有机无机晶体、高聚物 、非晶态材料、表面和层状结构。Materials Visualizer也管 理、显示并分析文本、图形和表格格式的数据，支持与其 它字处理、电子表格和演示软件的数据交换。
– Power Solve方法搜索晶胞中可能的原子分子排列。它找 到模拟结构尽可能与试验结构接近的结构。
– 最后的结果精修由Reflex中的rigid－body Rietveld Refinement功能完成。
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6.2 MS软件简介
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6.1 程序安装
• 安装之前要做的工作
第一步，将MS软件安装包拷贝入电脑 第二步，安装程序
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6.1 程序安装
• 安装之前要做的工作
第一步，将MS软件安装包拷贝入电脑 第二步，安装程序
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6.2 MS软件简介 模块
• Reflex • Reflex提供快速交互的粉末衍射数据模拟。 • 使用Power Diffraction工具，模拟结构以图形显示，便于
理解。模拟结构可以直接和试验数据比较。模拟结果可以 在结构改变后立即更新，以便和试验结构实时比较。可以 进行X射线、中子和电子衍射模拟。 • Power Index工具可以自动或手动寻峰，使用TREOR90、 DICVOL91、ITO15或最新的X－Cell程序索引并自动确 定空间群。 • X－Cell是一个单独授权的工具，可以安装在Reflex模块中 。
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6.2 MS软件简介
• 主菜单
View:Commands for modifying the appearance of MS Modeling.
三维模型文档View菜单
另外，当前文档为三维模型时，View菜单还包括：
Display Style：打开Display Style对话框，改变
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• 主菜单
Modify:Commands that affect the properties of objects in the current window.