Materials-Studio的案例
Materials Studio零基礎專題培訓重磅來襲
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.
四、培訓內容
針對Materials Studio軟件的常用模塊進行教學，包括分子建模、優化、分子動力學計算，同時介紹Materials Studio中的各分析模塊使用功能。具體內容如下：
Materials Visualizer
1、建模、分析、可視化工具
2、Materials Visualizer其它獨立的應用
3、靈活的3D分子畫圖工具
4、全面的對稱性工具，如分子或晶體對稱性的發現
5、特定的晶體、聚合物、表面、層和界面建模工具
6、畫分子片斷，具有包括金屬有機物在內的全面的分子庫
7、高質量的圖形，靈活的顯示
8、工業標準文件的全面支持
9、Volumetric數據的創建、顯示和分析isosurfaces,slices,fields
Forcite 模塊(MD)
Forcite是先進的分子力學和分子動力學模擬程序，支持多種分子力場，對各種體系均適用，隨著計算機軟硬件的發展，近年來備受重視，其研究領域包括：
1、計算徑向分布函數，取向關聯函數和散射曲線測量距離、角度和旋轉半徑的分布。
展開 基于Materials studio模擬石英狹縫中的水分子自擴散行為
研究論文發表于《Advanced Materials》時，審稿人特別指出：“Material Studio的多尺度建模流程，讓原子層面的洞察真正具備了工業應用價值。”
在我們的教學案例中，成功的實現了水分子在石英夾層中的自擴散效應，符合實驗預期。
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Materials Studio材料建模與模擬計算工作站方案2021v4
重點
（1）Materials Studio材料模擬軟件計算特點
（2）Materials Studio三維建模/可視化硬件配置推薦
（3）Materials Studio量子力學工作站硬件配置推薦
（4）Materials Studio分子力學與分子動力工作站硬件配置推薦
（一）Materials Studio材料模擬軟件介紹
Materials Studio（簡稱MS）是分子模擬領域內的多種模擬方法以及建模可視化性質分析工具。提供三維結構模型，對各種晶體、無定型以及高分子材料的性質及相關過程進行深入的研究。可以從電子、原子以及高分子的角度去分析物質的結構與性質 利用的主要方法為：以密度泛函為主的量子力學模擬方法、分子力學和分子動力學模擬方法、蒙特卡羅模擬法、介觀動力學(MesoDyn)和耗散粒子動力學（DPD）、統計方法QSAR等多種先進算法和X射線衍射分析等儀器分析方法，根據系統中的原子、分子的類型和數目，研究、預測材料的相關性質。模擬的內容包括了催化劑、聚合物、固體及表面、界面、晶體與衍射、化學反應等材料和化學研究領域的主要課題。
展開 基于Materials Studio的異質結構建模技巧
Materials Studio是美國Accelrys公司生產的新一代材料計算軟件。Materials Visualizer模塊提供了搭建分子、晶體及高分子材料結構模型所需要的所有工具，可以操作、觀察及分析結構模型，處理圖表、表格或文本等形式的數據，并提供軟件的基本環境和分析工具以及支持Materials Studio的其他產品，是Materials Studio產品系列的核心模塊。本文將講解異質結建模的一些技巧。
首先，導入石墨烯的結構。在ms自帶的結構數據庫中有一個可以使用的金屬Au結構。然后按照同樣的方法導入第二個結構，在這里以金屬Ag為例。
接著，我們通過Lattice Parameters工具分別查看兩個基本結構的晶胞參數：
接下來就是表面的建立。在軟件中，我們采用Build—Surface—Cleave Surface工具對晶體結構進行切表面處理。
對于石墨烯，我們首先確定切面，該教程中以（0 0 1）面進行講解。點擊cleave即可得到表面。對于金，我們采用同樣的切表面的方式進行切表面處理，又以金是是矩形面，我們只需要設置暴露晶面即可。我們通過Lattice Parameters工具分別查看兩個基本表面的晶胞參數
我們可以看出，Au和Ag的（001）晶面的參數分別是4.0857和4.0783，像差很小（10%），我們可以直接采用Build—Build Layer工具進行異質結結構的搭建。在Dedine Layers 面板選擇兩個表面，注意此時兩個表面結構應該激活。點擊Matching面板，我們可以選擇以Layer 1，Layer 2或者平均值作為構建的基準。點擊Build即可得到組合后的結構。
展開 
基于Materials Studio計算膽堿類低共熔溶劑的相互作用
因此，運用Materials Studio軟件對于膽堿類低共熔溶劑中的氯化膽堿（ChCl）與丙二酸（MA）進行模型搭建與計算。
主要步驟如下：1.利用Materials Studio畫圖面板畫出氯化膽堿與丙二酸分子模型（如圖1），并應用Dmol3進行模型優化得到最穩定的優化構型并計算前線分子軌道性質（如圖2）以及態密度（如圖3）。 2.將氯化膽堿與丙二酸放入同一面板中應用Dmol3進行相互作用計算得到氯化膽堿-丙二酸低共熔溶劑分子構型（ChCl-MA）（如圖4），得到穩定構型后可以進行徑向分布函數性質分析（如圖5）。
招兼職Materials Studio講師或技術支持人員
招兼職Materials Studio講師或技術支持人員，短周期的培訓或技術支持，可周末，北上廣深，成都，武漢，西安，蘇州等 主要城市 ，內容有培訓講課，或技術支持，或項目外包，如您想掙點外塊，積累資源，充實生活，請聯系我，要求有實際項目經歷，三年以上項目經歷，表達能力較好，微信15501239699 ，郵件soft@info-soft.cn。
Materials studio計算介電常數
關鍵詞：Materials Studio，DFT，castep，介電常數
今天介紹一下如何用CASTEP計算靜介電常數（static permittivity）。
導入構型?
首先新建一個project，然后導入SiO2的結構文件。
計算
具體做法：首先雙擊打開SiC_beta，然后點擊Modules | CASTEP | Calculation
選擇幾何優化任務。
優化的時候記得把晶胞設置成P1。
然后點擊Task右邊的More..Quality選擇Fine，然后切換到option選項卡勾選Use delocalized internals
然后回到CASTEP calculation對話框的Electronic選項卡，設置如下：
然后點擊右下角的More，具體參數設置如下：
然后回到CASTEP calculation對話框的Properties選項卡，將System type勾選為Crystal
計算結果：
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展開 Materials Studio 計算溶解度參數
主要步驟：
（1）利用Materials Studio（MS）或其他軟件畫出待計算化學物質的分子模型，使用Packmol進行盒子構建；
（2）MS的Forcite板塊中的“結構優化”程序對步驟（1）中的結構進行多次計算，得到合理的優化結構；
（3）MS的Forcite板塊中的“退火”程序模擬實際情況下的溫度變化，松弛分子間相對位置，對步驟（2）中經能量最小化處理的數據結構文件進行進一步優化；
（4）MS的Forcite板塊中的“動力學”程序對步驟（3）中所建立的待計算化學物質依次在NPT和NVT情況下進行合理時長的動力學優化，得到分子動力學軌跡文件；
（5）MS的Forcite板塊中的“內聚能密度”程序分析上述動力學軌跡文件。計算完成后即可得到有溶解度參數的數據。
總結：
可將最后得到的結果相互對比，某些個物質在某一溫度下溶解度參數相近，即為具有較好的相容性。實際實驗中可將該物質在該溫度下進行混合，理論上所得混合物在其他溫度下具有更好的相容性。可在橡膠抗老化劑、石油助燃劑等行業中使用，對后續實驗具有指導性意義。
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展開 基于Material studio拉伸-斷裂過程的Perl腳本
為了滿足科研工作者對材料性能更深入、更精細的研究需求，我們推出了一款基于Perl語言的Material Studio模擬腳本。這款腳本能夠高效模擬材料的拉伸-斷裂過程，幫助科學家們在計算機中重現實驗場景，從而更深入地理解材料在受力過程中的行為。
該腳本通過強大的算法和精確的物理模型，能夠模擬材料在不同條件下的拉伸過程，包括應力-應變關系、微觀裂紋的萌生與擴展等關鍵參數。研究人員可以根據需要調整模擬條件，實時觀察材料性能的變化，從而快速篩選出具有優異性能的材料候選者。
此外，該腳本還具備高度的靈活性和可擴展性。研究人員可以根據自己的研究需求，輕松定制模擬流程，添加新的物理模型或分析方法。這一特點使得該腳本不僅適用于學術研究，也適用于工業界的材料設計與優化。
總之，我們的模擬拉伸-斷裂過程的Perl腳本為材料科學研究提供了強有力的工具。它不僅能夠提高研究效率，節省實驗成本，還能夠揭示材料性能背后的微觀機制，為新材料的設計與開發提供有力支持。我們相信，這款腳本將成為材料科學領域研究的重要助手，推動科學研究的不斷進步。
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展開 Material studio(MS）軟件介紹及其應用的領域
Material studio能方便的建立三維結構模型，并對各種晶體、無定型以及高分子材料的性質及相關過程進行深入的研究。可以從電子、原子以及高分子的角度去分析物質的結構與性質。
圖1 水分子在不同鍵長，鍵角下得能量值，以及相對應的模型
利用的主要方法為：以密度泛函為主的量子力學模擬方法、分子力學和分子動力學模擬方法、蒙特卡羅模擬方法等。
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。
展開 基于Material Studio實現裂解產物片段統計(perl腳本)
在進行科研工作時，我們往往需要利用模擬軟件來實現裂解產物的探究，常用軟件有Material Studio等。在MS中我們可以通過GULP模塊進行相關計算，可以采用的力場為ReaxFF力場。
首先是使用MS，搭建需要要研究的材料體系，如正十四烷烴，再利用AC模塊進行盒子的搭建，最后在GULP下進行裂解過程的計算。
在反應前后的對比中，我們可以清楚的看出，長鏈狀烷烴已經發生了裂解，那么，我們又該如何去統計生成的產物呢？很顯然，通過手數的方式是不可取的，因此，我們可以通過perl腳本的方法對產物進行統計。下圖為腳本截圖和部分結果描述。
通過腳本的分析，我們就可以得到類似如下結果的圖表了。
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公眾號:320科技工作室
VX: CAE320
展開 
Materials Studio中的Castep模塊金屬礦物計算與分析
金屬礦物屬于大型周期性體系，因此要運用密度泛函理論研究其礦物性質要運用Mterials Studio中的Castep模塊。本文主要講述氧化鋅礦物晶胞模型的構建以及完全解理面的計算和對氧化鋅礦物表面性質分析。
主要步驟分為：
1 創建新項目，導入氧化鋅原胞
2 運用Castep模塊進行優化計算，得到能帶及態密度
3 切面并計算表面能得到完全解理面
4 對比計算結果，分析電子性質
1 首先打開Materials Studio軟件，點擊Creat a new project，點擊ok，然后選擇保存路徑，切記不能保存在含有中文的文件夾中，命名為ZnO文件名,( 切記文件名也不能用中文)。進入軟件之后，在ZnO上右擊選擇import→structures→metal oxides→Zno，成功導入氧化鋅原胞，右擊選擇Display Style選擇球棍模型（ball and stick）。
ZnO
2 點擊Modules選擇Castep→Calculation進入Set Up面板，Task選擇Geometry Optimization; Quality選擇Fine; Functional選擇GGA PBE; 使用TS色散矯正；Electronic面板中截斷能選擇Fine; SCF迭代選擇Fine; 膺勢法選擇Ultrasoft。Propeties面板選擇計算能帶和態密度，并點擊Calculate PDOS。 參數設置完成后點擊Run進行計算，優化得到ZnO晶胞。
展開 基于Materials Studio（MS）軟件對金表面自組裝膜的結構進行優化
在Materials Studio的Discover模塊中，能量最小化算法有以下四種：
1）最陡下降法（Steepest Descent），為一經典的方法，通過迭代求導，對多變量的非線性目標函數極小化，按能量梯度相反的方向對坐標添加一位移，即能量函數的負梯度方向是目標函數最陡下降的方向，所以稱為最陡下降法。此法計算簡單，速度快，但在極小值附近收斂性不夠好，造成移動方向正交。最陡下降法適用于優化的最初階段。
2）共軛梯度法（Conjugate Gradient），在求導時，目標函數下降方向不是僅選取最陡下降法所采用的能量函數的負梯度方向，而是選取兩個共軛梯度方向，即前次迭代時的能量函數負梯度方向與當前迭代時的能量函數負梯度方向的線性組合。此法收斂性較好，但對分子起始結構要求較高，因此常與最陡下降法聯合使用，先用最陡下降法優化，再用共軛梯度法優化至收斂。
3）牛頓方法（Newton），以二階導數方法求得極小值。此法的收斂很迅速，也常與最陡下降法聯合使用。
4）綜合法（Smart Minimizer），該方法可以混合最陡下降法，共軛梯度法和牛頓法進行結構優化，在MS中是可選擇的。
點開各種方法后面的More，可設定收斂精度（Convergence），算法（Algorithm）和一維搜索（Line search，指每一次迭代中的精度）等。
Smart Minimizer中，只有共軛梯度法和牛頓法才可以選擇不同的算法：
Smart Minimizer中，牛頓法可以設定最大的原子數，如果體系的原子數大于所設定的值，則計算是會自動地轉為前面設定的收斂法（共軛梯度法或最陡下降法），收斂精度會改為共軛梯度法的默認收斂精度值。
展開 基于Material Studio軟件使用第一性原理預測AlAs的晶格參數
模塊：Materials Visualizer、CASTEP
時間：
先決條件：
背景：
最近，密度泛函理論方法(DFT)應用于大周期系統研究方面的進展在解決材料設計和加工中的問題上變得非常重要。該理論允許對實驗數據進行解釋，測定材料的潛在性質，從未知晶體的結構屬性到結合能和表面分子的活性等等。這些工具可以被用來指導和引導新材料的設計，允許研究者了解潛在的化學和物理過程。
介紹：
本教程演示了在Materials Studio 中，CASTEP 是如何使用量子力學方法來測定材料的晶體結構的，你將學會如何構建晶體結構并設置一個CASTEP幾何優化運算，然后分析計算結果。
注意：本教程的完成需要運行CASTEP幾何優化，信賴于計算服務器的配置，本計算可能需要花費相當長的時間。
1. 構建AlAs晶體結構
為了構建晶體結構，需要了解空間群、晶格參數和所要建立的晶體的內坐標等知識。對AlAs 來說，空間群是F-43m，或者空間群代號為216。晶格中有兩個原子，Al 和As 的分數坐標分別為(0，0，0)和(0.25，0.25，0.25)，晶格參數為5.6622 ?。
第一步是建立晶格。
在Project Explorer中，右擊根目錄并選擇New | 3D Atomistic Document。在Project Explorer中右擊該文件，將文件重新命名為AlAs.xsd。
從菜單欄上選擇Build | Crystals | Build Crystal。
顯示Build Crystal 對話框，如圖5－1。
點擊Enter group輸入216，按下TAB鍵。
Space group information欄被F-43m空間群的信息所更新。
選擇Lattice Parameters選項卡，將a的值從10.00 改變5.6622。
展開 達索官方 | 4月25日，分子模擬在油田化學和催化煉化中的應用，報名開啟>>
live_uuid=d4b6eaacd9f1ad9a5fdb8c50ccc90f5c&from=TechnicalNeighbors" target="_blank">點擊立即預約</a></figure></div><p>會議邀請兩位BIOVIA高級工程師，分享專注于Materials Studio的學術研究和工業應用，旨在以基礎研究創新來驅動新能源材料科學行業的發展。</p><p><br></p><p><strong>會議內容搶先看</strong></p><p> 為了實現石油資源價值最大化和加工成本最小化，從石油分子工程與分子管理的理念出發，以材料虛擬仿真技術為核心的材料基因工程融合數字化技術和材料研發是“中國制造2025”的關鍵內容之一。通過加深對石油資源分子水平上的認識，并深入研究石油及其分子組成的轉化規律，借助計算機與信息化技術可以優化原料組成、有針對性地開發最合適的催化劑并設計一系列合理反應路徑和反應條件，達到原料、催化劑以及工藝的最佳匹配。</p><p>達索系統BIOVIA的油田化學與智能催化劑設計解決方案基于分子模擬和數據科學技術，通過提供先進的預測分析和機器學習技術幫助科研工作者了解復雜的催化反應和工業應用機理，破譯分子和原子行為，助力研發流程優化。</p><p>本次分享專注于Materials Studio的學術研究和工業應用，旨在以基礎研究創新來驅動新能源材料科學行業的發展。
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