MaterialsStudio技巧.doc

目录 第0章 绪论 1 0.1 计算机材料设计的概念 1 0.2 计算机材料设计的发展 1 0.3 计算机材料设计的途径 2 第1章 快速启动教程 1 1.1 创建项目(Creating a project) 1 1.2 打开、浏览3D文档 2 1.3 绘制苯甲酰胺(benzamide)分子 4 1.4 用学习表文档进行浏览和工作 8 1.5 研究分子晶体：尿素 11 1.6 建立α-quartz晶体 12 1.7 建立聚甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate) 14 1.8 保存项目、结束本教程 15 第2章 Visualizer 教程 16 2.1 项目管理 16 2.2 绘制简单的分子 21 2.3 绘制卟啉(porphyrin) 30 2.4 绘制有机金属结构 36 2.5 覆盖和对齐分子 43 2.6 精确定位和移动原子 46 2.7 在表面对接分子 49 2.8 使用polymer builder 54 2.9 使用layer builder 65 2.10 使用crystal builder 72 2.11 建立中尺度分子 81 2.12 用Analog Builder枚举库 84 2.13 用等位面(isosurfaces)和切片工作(slices) 88 2.14 域隔离和分析 94 第3章 Adsorption Locator、Blends教程 99 3.1 用Adsorption Locator决定SO2在Ni(111)晶面上的位置 99 3.2 共混聚合物相容性筛选 102 第4章 Amorphous Cell教程 109 4.1 计算两种聚合物的可混合性 109 4.2 使用限制性剪切协议 114 第5章 CASTEP 教程 120 5.1 用第一性原理预测AlAs的晶格参数 120 5.2 在Pd(110)表面CO分子的吸附 126 5.3 使用LST/QST工具搜索过渡态 136 5.4 计算BN的弹性常数 144 5.5 预测锗的热力学性质 150 5.6 计算铁磁性铁的声子谱 155 5.7 在Pd(110)面上吸附CO后电荷密度的变化 159 5.8 模拟CO_Pd(110)体系的STM图 163 第6章 Discover教程 167 6.1 金属氧化物中的原子定型 167 6.2 聚合物与金属氧化物表面的相互作用 169 6.3 使用Discover计算振动模式 177 6.4 测量气体在聚合物中扩散系数 181 第7章 DMol3教程 190 7.1 在DMol3中使用离域内部坐标对固体进行几何优化 190 7.2 使用LST/QST工具搜索过渡态 195 7.3 计算化学反应的自由能 201 7.4 使用DMol3的LST/QST和NEB工具探索化学反应的最低能量路径 206 7.5 用DMol3计算能带结构和态密度 213 第8章 Forcite教程 219 8.1 氢在钨表面的物理吸附 219 8.2 尿素的几何优化 223 8.3 寻找分子在表面的低能结构 228 8.4 使用Materials Studio编辑力场 237 第9章 Reflex教程 247 9.1 用粉末衍射图工作 247 9.2 粉末衍射图的指标化 254 9.3 使用X-Cell指标化4-nitrophenylhexylurethane 260 9.4 无机物的Rietveld 精修 266 9.5 有机物混合样品的定量相分析 271 绪论 计算机材料设计的概念 所谓材料设计，是指通过理论上地计算来设计新型材料，并预测新材料的成分、组织结构与性能，也可以认为是一种通过理论上的计算来设计具有特定性能材料的方法。由于涉及的计算量非常大，通常需要在计算机环境下进行，因此也可称为计算机材料设计。 传统的材料研究方法属于典型的实验研究，研究对象为人们在生产、生活中以及特殊环境中使用的各种材料。研究方法一般是应用各种实验设备对材料的化学成分、组织、结构、性能进行分析。因此，传统的材料研究不仅在实验过程中要消耗大量的实验材料和能源，同时需要大量的实验设备，其中许多实验设备是非常昂贵的，比如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STM)等，少则上百万元(人民币)，多则上千万元，这在很大程度上限制了材料研究的发展。此外，传统的材料研究方法由于研究对象的复杂性，使其具有很大的偶然性甚至是盲目性。 近年来，随着固体物理、量子化学、统计力学、计算方法等相关学科的发展，以及计算机数据处理能力的空前提高，使计算机材料设计成为可能。其作用在材料研究中越来越重要，直至不可或缺。相比于传统的材料研究方法，计算机材料设计可以实现材料的“零消耗”，这在资源日益紧缺的今天显得相当重要，可以