Amorphous cell的案例
基于MS的forcite模塊模擬水分子在云母表面吸附行為
模擬退火 基于不同溫度點的動力學模擬，實現體系的反復升、降溫過程，輔助掃描勢能面，尋找最優的分子構象、吸附構象等
水分子與云母（mica_2d）建模優化過程
首先在晶體庫中導入云母分子并且利用Amorphous Cell模塊建立密度為1g/cm3的水分子晶格常數和云母分子設為一致，以便之后進行接合建模。
mica_2d
H2O
Amorphous Cell Calculation 設置參數如下
建模如下
下面利用Forcite模塊進行分子動力學模擬
以Forcite模塊中的幾何優化( GeometryOptimization)Smart方法來消除原子間距離過近或是重疊等情況，生成動力學模擬的初始構型。之后在Dynamics下進行分子動力學模擬，NVT系綜，溫度設為298.0 K，Universial力場，Noose-HoverLangevin控溫,靜電作用使用Ewald方法,van der Waals力則以Atom based 求解，截斷半徑cutoff為12.5A。
動力學模擬結果與初始結構對比
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展開 利用MS計算水分子的徑向分布和擴散系數
(2)建造多分子水的無定型體系
選擇菜單欄Modules上的Amorphous Cell，在下拉列表中選擇Construction，打開Amorphous Cell Construction對話框。點擊Add按鈕將水分子添加到體系中，單擊Constituent molecules欄中Number下的數字，設為500。相應的，溫度298K；Number of configurations填1；Cell type選Periodic cell(設置體系含有周期性邊界條件)；水密度0.997g/cc。在Setup選項卡中，選用Compass力場；Job description可設置任務名稱。
點擊Construct開始構建，在Project explorer中出現了一個新的名為Sketch 1 AC Constr的文件夾。計算結束后產生一個包含500個水分子無定形體系的軌跡文檔Sketch 1.xtd，如下圖。
1.動力學模擬
(1)優化體系
構建好的水分子無定形體系需要用Discover模塊中的Minimizer對其進行優化，打開Discover Minimizer對話框相關設置如下圖，然后點擊Minimize按鈕開始優化。
優化結束后，會在Project Explorer中創建了一個新目錄Sketch 1 Disco Min，當任務完成時，最小化的結構會被存放到這個新目錄下。
(2)動力學模擬
用Discover模塊中的Dynamics對體系進行平衡計算，打開Discover Molecular Dynamics對話框，下圖所示。
展開 基于MS對界面聚合分子動力學模擬：哌嗪 /芳酰胺纖維
圖1 不同物質的分子結構模型
2、構建Amorphous cell模型
利用Materials Studio (MS)中的Amorphous cell模塊，在COMMPASSII力場條件下構建兩個模型：（1）模型包含10個PIP分子和320個水分子；（2）10個PIP分子、40個TBP分子、1個含2重復單元PPTA。
（a） （b）
圖1 兩個模型（a：PPI）（b：PPI-PPTA）
（a）（b）（c）
圖2 兩個模型的AC參數（a：PPI）（b：PPI-PPTA）（c：模型參數）
2、模型結構優化
使用Forcite 模塊對上述混合有機相模型分別進行結構優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。模型參數如圖3所示。收斂和能量數據如圖5所示。
圖3兩個模型的Forcite 模型參數
（a）
（b）
圖4 模型的收斂以及能量數據（a：PPI）（b：PPI-PPTA）
3、動力學優化
對上述結構優化后的模型繼續進行動力學優化。
1. NVT模式下100ps。動力學參數如圖5所示，動力學計算結果如圖6所示。
圖5 動力學優化參數
（a）
圖6 計算平衡后的能量和溫度數據（a：PPI）（b：PPI-PPTA）
2.NPT模式下100ps，動力學參數如圖7所示，動力學計算結果如圖8所示。
展開 Material studio(MS）軟件介紹及其應用的領域
主要運用的模塊：Forcite、Dmol3、Sorption、Amorphous Cell等。
圖2 Forcite模塊建立的分子動力學模型
圖3 三種腐蝕介質粒子在緩蝕劑膜D中擴散模型
工作室可計算和分析的內容大概如下：
（1）搭建各種高分子、無定型聚合物、晶體以及界面模型，對小分子、高分子、晶體以及無定型聚合物等進行結構優化，得到合理的3D分子模型，鍵能、鍵長、鍵角以及相應的振動模式，HOMO和LUMO軌道，紅外譜圖和拉曼譜圖等。
（2）計算多個物質間（小分子間、無定型聚合物間、界面間等）的相互作用能、結合能，包括分子間相互作用（氫鍵、靜電相互作用等），化學鍵相互作用（共價鍵、配位鍵、離子鍵等）。
（3）對體系進行分子動力學模擬，體系平衡后，對體系中的物質進行RDF（徑向分布函數）分析，MSD（均方根位移）分析，鍵長、鍵角以及末端距等結構變化分析等。
（4）分析化學反應過程，搜索反應的過渡態，從化學反應的熱力學和動力學角度去判斷化學反應的過程、反應的難易程度等，計算化學反應的勢能變化（△E），焓變（△H），自由能變化（△G）等。
（5）模擬不同壓力和溫度等條件下，吸附劑骨架對吸附質分子的吸附過程，得到飽和吸附量、吸附的最佳位點、吸附能、吸附熱等，判斷骨架與分子的吸附形式（物理吸附與化學吸附）。
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展開 
腐蝕介質擴散行為的分子動力學模擬
利用 Visualizer 模塊構建基礎分子模型
腐蝕介質粒子：HCO3- 、H3O+、H2O以及咪睉啉類緩蝕劑分子
建立界面模型
利用 amorphous cell 模塊分別構建包含緩蝕劑分子的無定形組織結構，采用(NVT)進行分子動力學模擬，平衡后統計體系密度的平均值，并把該值作為計算體系中緩蝕劑膜的密度。模擬體系由三層結構組成:第一層為 Fe(001)面；第二層為包含80個緩蝕劑分子和1個腐蝕介質粒子的無定形組織結構；第三層是厚度為 2nm的真空層。如圖為本文模擬所需的計算模型：
模型結構優化
使用Forcite 模塊對上述模型分別進行結構優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。模型參數和收斂和能量數據如圖所示：
分子動力學過程：
腐蝕介質粒子在緩蝕劑膜中的擴散行為的模擬通過forcite模塊的正則系綜(NVT)來實現,模擬溫度為 298 K，溫度采用 Andersen方法控制，各分子起始速度由Maxwell-Boltzmann分布隨機產生，運用 velocityverlet 算法叫求解牛頓運動方程.
通過溫度和能量判據來判斷體系是否已達到平衡，下圖為緩蝕劑分子在緩蝕劑膜中擴散時體系的能量和溫度隨時間演化曲線：
分子動力學后的穩定構型：
MSD曲線：
結論：
?緩蝕劑膜均可有效阻礙腐蝕介質向金屬表面擴散，從而達到緩蝕效果。
?同種緩蝕劑膜對帶電粒子擴散的抑制能力明顯強于對中性粒子。
展開 基于MS對溶劑萃取體系：TBP-NaBPh4-CH2ClBr萃取鋰離子的機理研究
TBP CH2ClBr LiBPh4 KBPh4
Mg(BPh4)2 H2O
圖1 不同物質的分子結構模型
2、構建分子動力學模型
利用Materials Studio (MS)中的Amorphous cell模塊構建混合有機相模型，模型包含10個LiBPh4分子、10個KBPh4分子、10個Mg(BPh4)2分子、40個TBP分子、40個CH2ClBr分子和60個H2O分子。結構模型如圖2所示。其模型參數設置如圖3所示。（文獻原文中并未說明分子動力學使用使用什么力場構建，此處以COMPASSII 進行后續模擬的過程，該力場使用最多，最廣泛，準確度更高）
圖2 混合有機相模型
圖3 模型參數設置
3、結構優化
使用Forcite 模塊對上述混合有機相模型分別進行結構優化和能量優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。模型參數如圖4所示。收斂和能量數據如圖5所示。
圖4 Forcite 模型參數
圖5 模型的收斂以及能量數據
3、動力學優化
對上述結構優化后的模型繼續進行動力學優化。參數設置如6所示。（文獻原文中并未提供優化所選用的系綜以及動力學的計算時間，這里選擇NVT作為系綜，模擬的時長為200ps）。動力學計算結果如圖7所示。
圖6 動力學優化參數
圖7 計算平衡后的能量和溫度數據
4、徑向分布函數（RDF）計算
對上述優化后的模型進行RDF計算。選擇模型中的P=O中的O、Li、Mg、K。
展開 Materials Studio零基礎專題培訓重磅來襲
Amorphous Cell：允許建立無定型系統的代表性模型，并對主要性質進行預測，研究內聚能密度、狀態方程行為等。
Reflex：模擬晶體材料的X光、中子以及電子粉末衍射圖譜，幫助確定晶體結構并解析衍射數據。
DMol3：獨特的密度泛函量子力學程序，可以模擬氣相、溶液、表面及固體等過程及性質。
CASTEP：先進的量子力學程序，廣泛應用于陶瓷、半導體、金屬等多種材料的研究，包括晶體材料的性質、表面和表面重構的性質等。
3. 應用領域
材料科學研究：用于構建、顯示和分析分子、固體及表面的結構模型，研究、預測材料的相關性質。
工業應用：廣泛應用于石化、化工、制藥、食品、石油、電子、汽車和航空航天等工業部門。
4. 優勢特點
用戶友好界面：采用Microsoft標準用戶界面，方便用戶通過各種控制面板直接對計算參數和計算結果進行設置和分析。
高度模塊化：用戶可以自由定制、購買自己的軟件系統，以滿足研究工作的不同需要。
跨平臺兼容：支持多種操作系統，使得用戶可以在不同的計算環境中使用Materials Studio進行研究。
Materials Studio是一個功能強大的材料計算軟件，它不僅提供了豐富的模塊來滿足不同研究領域的需求，還具有高度的用戶友好性和靈活性。無論是學術研究還是工業應用，Materials Studio都能提供強有力的支持。
二、培訓方式
本次培訓全程線上授課, 采用一對一或者一對多方式進行, 以視頻方式授課，工程案例講解，答疑，技術交流，學員需要自行準備電腦。
三、培訓對象
需要使用Materials Studio軟件進行科學研究的老師,學生以及其他研究人員.
展開 Materials Studio材料建模與模擬計算工作站方案2021v4
Cell
對復雜的無定型系統建立有代表性的模型，并對主要性質進行預測，模型較大，包含大量的原子（數萬乃至更多）
Adsorption Locator
蒙特卡洛退火方法
Blends
Conformers
為柔性分子結構提供構像搜索算法和分析工具
Sorption
巨正則蒙特卡洛法
預測基礎性質，比如吸附等溫線（或加載曲線）和亨利常數
5
高分子與介觀模擬類
Synthia
提供對聚合物材料性質的快速預測：包括熱力學、力學和輸運性質等。
Amorphous cell的相關專題、標簽、搜索
Amorphous cellSOLAR CELLabaqus切割cellabaqus劃分cellabaqus合并cellabaqus創建cell a viscoelastic-viscoplastic constitutive model and its finite elementimplementation of amorphous polymersa viscoelastic-viscoplastic constitutive model and its finite element implementation of amorphous polymersmore than one cell in the cell zonemore than one cell in the cell zone groupp.set(cells=cells, name='volume1')cell
