Materials Studio2016多尺度分子模拟软件新功能交流PPT

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《分子模拟教程》PPT课件_OK

❖ 尤其适用于研究纯流体或混合物的相平衡问题； ❖ 此方法不能用于涉及到非常稠密流体的相平衡问题； ❖ 此方法能同时获得共存相的各自密度及其组成； ❖ 此方法避免了共存相界面的问题。
17
GEMC 的配分函数
对于原子系统，位型（构型）的配分函数
Q(N,V1,V2 ,T )
N
V N1 1
(V
V1 ) N N1
复杂流体如：胶体悬浮液、高分子溶液、表面活性剂溶胶等。
❖ 超临界过程研究中的应用
37
❖ 在多相催化研究中的应用：
➢ 对催化剂进行表征 ➢ 表面吸附与脱附过程及表面性质的模拟 ➢ 催化剂表面反应机理的模拟
38
5.3 介观层次材料的计算机模拟
结构是多层次、多尺度的，并且不仅要研究平衡结构，还要研究结构随时间的演变。所谓结构，就是粒子在空间有规律的分布。（胡英院士）
N
exp[U (s N )]
14
Metropolis GCMC algorithm
产生巨正则系综的马尔可夫链的过程涉及到典型的、三种不同的随机移动：
❖ Attempt to move a particle (just like canonical MC)
❖ Attempt to create a particle ❖ Attempt to delete a particle
19
各种随机移动的概率：
Pmove (m n) min{1, exp[Unm / kT]}
Pvolume (m n) min{1,
change
(V1n ) N1 (V - Vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn ) N-N1 (V1m ) N1 (V - V1m ) N-N1
exp[Unm / kT]}

material_studio_2016_新功能发布

material_studio_2016_新功能发布“Materials Studio 2016” 新功能发布材料科学软件技术部许立芳2016年01月11日Materials Studio 2016 新功能亮点CASTEP 加入新的结构优化算法TPSD ，提高表界面的结构优化效率CASTEP On-the-fly norm-conserving There are 38 new features or major enhancementsCASTEP 整合新的赝势，即支持利用On the fly 生成模守恒（norm conserving ）赝势，特别适用于计算磁性材料和包含f 电子的元素?CASTEP 支持旋轨耦合（spin-orbit coupling ）?核磁共振的J-coupling 耦合常数CASTEP TD-DFT 支持计算三维周期性材料的光谱?DMol 3中B3LYP 杂化泛函应用于大体系效率显著提升DMol 3中meta-GGA 泛函可应用于周期性结构，提高重过渡金属的计算准确性量子力学Copyright 2014 NeoTrident Technology Ltd. All rights reserved.更广泛的模拟体系：DFTB+ 模块添加多个新的slater-koster 库文件分子力学动力学添加tabulated potential ，从而支持使用自定义的函数形式用于键长、键角和范德华相互作用的模拟可编辑范德华相互作用的缩放因子，从而使Forcite Plus 支持编写OPLS 力场等CASTEP模块新功能一、新的结构优化算法：TPSD (Two-Point Steepest Descent )，适用于晶胞参数固定的体系二、整合更准确的赝势，即支持利用On-the-fly 生成模守恒（norm-conserving ）赝势，提高对于磁性材料和包含 f 电子的元素的计算精度三、旋轨耦合（spin-orbital coupling ）四、TD-DFT 支持计算三维周期性材料的光谱五、核磁共振的耦合常数（J-coupling ）Copyright 2014 NeoTrident Technology Ltd. All rights reserved.六、包含相对论效应的赝势七、支持直接得到弹性德拜温度和平均声速八、各向异性温度因子的计算及可视化九、标记原子序号一、TPSD（Two-Point Steepest Descent ）算法新的结构优化算法：推荐使用条件：对于晶胞参数含有约束条件(constraints)时，TPSD 是更有效的优化方法。

矿产

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

分子模拟方法及模拟软件MaterialsStudio在高分子材料中的应用

分子模拟方法及模拟软件MaterialsStudio在高分子材料中的应用高分子材料是当今工业界和科学界中的一种重要材料，广泛应用于各个领域。

为了进一步了解高分子材料的性质和行为，探究人员接受了许多不同的方法进行探究。

其中，分子模拟方法是一种有效的工具，可用于猜测高分子材料的结构、动力学和性质。

二、分子模拟方法1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是分子模拟方法中最常用的方法之一。

它通过模拟分子系统中原子之间的互相作用，通过求解牛顿方程来探究粒子在给定势场中的运动行为。

这种方法可以模拟高分子材料的力学性质、热力学性质和动态行为。

2. 蒙特卡洛模拟蒙特卡洛模拟是一种基于概率统计方法的模拟方法。

它通过随机生成分子的构象，计算系统的能量，然后依据一定的概率准则来决定是否接受这个构象。

通过大量的随机试验，蒙特卡洛模拟可以得到高分子材料的平衡态性质和相变行为。

三、MaterialsStudio软件介绍MaterialsStudio是由Accelrys公司（此刻是Biovia公司的一部分）开发的一款功能强大的分子模拟软件。

它提供了许多用于高分子材料模拟的工具和模块，包括分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟、量子力学计算等。

通过MaterialsStudio软件，探究人员可以模拟高分子材料的结构、性质和行为。

四、MaterialsStudio在高分子材料中的应用1. 高分子材料的结构模拟MaterialsStudio软件可以进行高分子材料的结构模拟。

通过分子动力学模拟，探究人员可以了解高分子材料的构象分布、空间排布和互相作用。

通过蒙特卡洛模拟，探究人员可以得到高分子材料的稳定结构和相变行为。

这些模拟结果可以援助探究人员理解高分子材料的结构特征，指导高分子材料的设计和合成。

2. 高分子材料的热力学性质模拟MaterialsStudio软件可以进行高分子材料的热力学性质模拟。

通过分子动力学模拟，探究人员可以计算高分子材料的力学性质、热胀缩性和热导率等热力学性质。

3LAMMPS软件与materials_studio软件介绍ppt课件

2D or 3D? 默认是3D
newton
processors
boundary 边界条件：周期性边界or自由边界？
atom style 定义你的模拟体系中的原子属性
atom modify
atom type
告诉lammps在你的模拟中使用何种力场？
pair_style, bond_style, angle_style,
DL-POLY 一般性分子模拟软件，界面友好，计算效率高。维护服务很好。
Materials Studio
精选PPT课件
3
LAMMPS 免费一般性分子模拟软件。兼容当前大多数的势能模型，编程水平高，计算效率高。可以模拟软材料和固体物理系统。
Materiaபைடு நூலகம்s Explorer 立足于Windows平台的多功能分子动力学软件。拥有强大的分子动力学计算及Monte Carlo软件包，是结合应用领域来研究材料工程的有力工具。Materials Explorer可以用来研究有机物、高聚物、生物大分子、金属、陶瓷材料、半导体等晶体、非晶体、溶液，流体，液体和气体相变、膨胀、压缩系数、抗张强度、缺陷等。Materials Explorer软件中包含2Body，3Body ，EAM，AMBER等63个力场可供用户选择。Materials Explorer软件拥有完美的图形界面，方便使用者操作。
不能（non-features）
- 非图形化界面，不能自动建立分子结构模型和分配力场参数，不具有复杂的分析的手段，不能可视化输出结果
- 补救：Pizza.py 工具包，用于建模和分析以及可视化，但是功能不够强大。
- 必须一些其他前后处理软件（几何建模，物理建模，可视化分析）结合使用，接口方法。

material_studio_中文版帮助手册[1]

欢迎欢迎使用Materials StudioMaterials Studio是一个采用服务器/客户机模式的软件环境，它为你的PC机带来世界最先进的材料模拟和建模技术。

Materials Studio使你能够容易地创建并研究分子模型或材料结构，使用极好的制图能力来显示结果。

与其它标准PC软件整合的工具使得容易共享这些数据。

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。

Materials Studio采用材料模拟中领先的十分有效并广泛应用的模拟方法。

Accelry’s的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容易使用的建模环境。

卓越的建立结构和可视化能力和分析、显示科学数据的工具支持了这些技术。

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。

易用性与灵活性Materials Studio可以在Windows 98,Me，NT，2000和XP下运行。

用户界面符合微软标准，你可以交互控制三维图形模型、通过简单的对话框建立运算任务并分析结果，这一切对Windows用户都很熟悉。

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。

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。

Materials Studio软件简介及基本操作PPT课件

计算机模拟方法可以根据相应基本理论，在计算机虚拟环境下从纳观、微观、介观、宏观尺度对材料进行多层次研究，进而实现材料服役性能的改善和材料设计。
目前，已成为与实验研究、理论研究具有同样重要地位的研究手段。
哈勃望远镜观察到的宇宙
三体-该片根据刘慈欣同名小说改编，讲述了在红岸基地人类文明初次向宇宙发出啼鸣后，开启了与计划殖民地球的三体文明间生存之战
诺贝尔化学奖得主（自左向右）：亚利耶·瓦谢尔、马丁·卡普拉斯和迈克尔·莱维特。
随着科学技术的不断发展，科学研究的体系越来越复杂，理论研究往往不能给出复杂体系解析表达，或者即使能够给出解析表达也常常不能求解，传统的解析推导方法已不敷应用，也就失去了对实验研究的指导意义。反之，失去了理论指导的实验研究，也只能在原有的工作基础上，根据科研人员的经验理解、分析与判断，在各种工艺条件下反复摸索，反复实验，最终造成理论研究和实验研究相互脱节。
分子力学中用力场来描述分子中各原子间的相互作用。所谓力场是指描述各种形式的相互作用对分子能量影响的函数，其有关参数、常数和表达式通常称为力场。
一般力场的表达式为:
E E str e E b tc e h n E td or E svio d E n w el e .c ......
Estretch. 为键的伸缩能; E bend . 为键的弯曲能，二者均采用谐振子模型；
最后可以对轨迹进行各种结构、能量、热力学、动力学、力学等的分析。
④ 耗散动力学方法 1992年，Hoogerbrugge和Koelman提出了一种新型分子模拟
方法，他们把分子动力学与格子气体自动控制方法有机地结合起来，提出了针对复杂流体介观层次上的模拟方法，被称为耗散粒子动力学(DPD)方法。通过保留体系运动方程积分的主要部分而首先积分出最小的空间自由度，找到了一个能够在介观的时间与空间尺度上模拟复杂流体的方法。在DPD体系中，珠子通过软势与其它珠子之间发生相互作用，其中每一个珠子表示体系中的一个小区域。并假设其运动遵从牛顿定律，即珠子上的合力为其直接相互作用及它与其它珠子之间的耗散力和随机力之和。通过对其运动方程积分，得到体系的动力学行为沿着一个通过相空间的抛物线运动，利用柔性(soft)势能函数进行能量计算，平衡性质可由沿该轨迹作适当平均计算得出。

Materials Studio整体介绍及应用案例(高分子、含能材料、化学反应)

分享与交流单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式第一名：10000元奖学金第二三名：5000元第四五六名：2000元创腾科技特为大家提供一个快速获得和阅读文献的交流学习平台，我们将收集MS软件使用者发表的SCI英文文章的中文精炼版，并将其分类整理汇总展示在创腾科技网站上凡参与活动的您都将收到创腾科技邮寄的奖品及定期的文献投送总，展示在创腾科技网站上，提供阅读和下载功能参与方式：登陆创腾科技网站奖学金页面/service/jiang.aspx ，下载word文档，将您2010-2014发表的SCI文章的中文精炼版填入word文档，发送到prize@ 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级M aterials S tudio多功能多尺度分子模拟软件Copyright ©2014, Neotrident Technology Ltd. All rights reserved.创腾科技技术部许立芳2014年5月28日一、选择合适的方法和模块---什么是分子模拟主要内容单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式MS模拟软件简介二、MS的应用与新发展1、量子力学模块的应用2、大体系研究的新方法3、分子力学动力学介观模块的应用4、分析表征手段高分子、含能材料、催化反应、金属合金一、选择合适的方法和模块---什么是分子模拟主要内容单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式MS模拟软件简介二、MS的应用与新发展1、量子力学模块的应用2、大体系研究的新方法3、分子力学动力学介观模块的应用4、分析表征手段M aterials单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式金属材料无机非金属材料有机小分子高分子材料各种实验设备+ 各种分析设备材料性能S tudio传统试验vs. 虚拟试验C l 个候选物中找到新的共混材料但是由分子模拟的优点—降低时间和费用成本塞拉尼斯公司是全球领先的化工技术和特种材料公司单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式Celanese 公司需要从300个候选物中找到新的共混材料。

MS软件模块介绍

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级Materials Studio分子模拟软件Materials StudioVersion 2010Copyright ©2010, Neotrident Technology Ltd. All rights reserved.Materials S tudio™•多尺度，应用领域全面领域金属功能陶瓷催化剂结晶领域：金属、功能陶瓷、催化剂、结晶…方法：分子力学、量子力学、介观模拟、…单击此处编辑母版标题样式分析仪器方法更加适合于实验科学家使用•强有力的技术支撑操作简便单击此处编辑母版副标题样式•易用的Windows ®用户界面方便的参数设置客户端-服务器计算方式M aterials S tudio™MenuToolbar 单击此处编辑母版标题样式PropertyViewProject单击此处编辑母版副标题样式Job s usJob status客户端-服务器工作模式服务器客户端模拟流程Gateway单击此处编辑母版标题样式Job is Running ！Finished successfully ！单击此处编辑母版副标题样式:PC Hardware ：PCHardware : PC LaptopWorkstationOS ：Windows2000WorkstationHPC machineOS ：Windows2000WindowsXP WindowsXP Windows VistaWindows VistaWindows2003 Server RedHat AS4.0/5.0SLES 9.0/10.0Materials VisualizerM aterials S tudio™•Materials Visualizer •Castep •DMol 3•Onetep •Qmera •VAMP•Forcite plus 单击此处编辑母版标题样式Forcite plus •Gulp•COMPASS•Amorphous Cell p •Equilibria •Sorption•Adsorption Locator 单击此处编辑母版副标题样式•Blend •MesoDyn •Mesocite •QSAR Plus •Reflex plus •XcellP l h P di •Polymorph Predictor •Morphology ……理论基础=E H Ψ= E ΨHamilton operator operates on wavefunction 单击此处编辑母版标题样式⎧h of all electronic degrees of freedomErwin Schrödinger})({})({})({22i i i E V m r r r Ψ=Ψ⎭⎬⎫⎩⎨+∇−h 单击此处编辑母版副标题样式In practice, wave functions are expressed in terms of one particle functions}][{})({i i F r Φ=Ψ密度泛函理论(Density Functional Theory)Hohenberg Kohn 定理r n E r r E r r r =Ψ,...Hohenberg-Kohn ()[]()[]N ,1()[]()[]()[]()[]r n E r n U r n T r n E xc r r r r ++=0单击此处编辑母版标题样式[])()()]([,,,2r r r n v k i k i k i eff rr r r r r ϕεϕ=+∇Kohn-Sham 方程单击此处编辑母版副标题样式Walter Kohn()()()r r f r n i ii r r r ϕϕ×=∑∗前提条件i()rd r n N 3∫Ω=r •只能计算体系的基态性能局限性•需要对交换相关能E xc 做近似处理CASTEP •使用平面波赝势•由Cambridge 大学Mike Payne 教授发布CASTEP是领先的固态DFT 程序•每年发表的数百篇论文其研究领域包括：结构优化性质研究半导体陶瓷金属分子筛等单击此处编辑母版标题样式•晶体材料结构优化及性质研究（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、态密度、声子谱、电荷密度、差分电荷密度及轨道波函分析等）•晶体光学性质•点缺陷性质（如空位、间隙或取代掺杂）、扩展缺陷（晶体晶界、位错）•磁性材料研究单击此处编辑母版副标题样式•材料力学性质研究•材料逸出功及电离能计算•NMR CASTEP 可以计算STM 图像模拟•红外/拉曼光谱模拟; 声子谱以及声子态密度；•反应过渡态计算材料的核磁共振谱•动力学方法研究扩散路径MSDmol 3－第一个商业化DFT 程序–使用高效、紧凑的数值轨道基组MS Dmol–能够处理周期性和非周期性结构单击此处编辑母版标题样式研究领域电子结构的解析反应过渡态，中间态的搜索，优化基于全部或部分Hessian矩阵的振动频率计算单击此处编辑母版副标题样式Mulliken，Hirshfeld以及ESP电荷的计算，键级分析，电极矩计算生成热，自由能，熵，热容以及ZPVE的计算支持溶剂化模型COSMO Fukui函数的计算ONETEP -ONETEP -领先的线性标度的量子力学计算程序ONETEP 的技术特点：•线性标度DFT 程序•SCF 收敛与体系大小尺寸无关•可处理超大体系并系统性地进行精度调控PW(Pl )单击此处编辑母版标题样式•对能量和力的计算与PW(Plane-wave)方法同等精度•并行计算效率高ONETEP 可以直接执行三种任务：· 单点能的计算结构优化过渡态搜索单击此处编辑母版副标题样式可以获得体系的下列化学和物理性质：· 电子密度静电势·Mulliken Mulliken 电荷· Mulliken 自旋· 键级·(DOS) 态密度(DOS) · 分子轨道(MOs)QMERA -QMERA -量子力学与分子力学杂化模块QMERA 的技术特点：•分别以DMol 3为QM 引擎、GULP 为MM 引擎•可处理复杂体系并系统性地进行精度调控•实现对周期性体系使用机械添加嵌入法(mechanical additive embedding)处单击此处编辑母版标题样式理连接原子•Electronic 方法处理纳米材料耦合作用•能够得到材料特定的化学和物理性能：·(Hirshfeld,Mulliken or electrostatically fitted charges) 原子布居数分析(Hirshfeld, Mulliken or electrostatically fitted charges)· 简谐振动频率分子轨道电荷密度静电势单击此处编辑母版副标题样式0D 1D 2DPoint defects D islocation glide Brittle fracture•非周期体系•半经验方法（MINDO/3，MNDO ，MNDO/C ，MNDO/d ，AM1，AM1*，PM3）V AMP 是半经验量子力学法•壳层和闭壳层Hartee-Fock （RHF ，UHF ，A-UHF ）•CI 组态相互作用（完全CI ，CIS ，CISD ，PECI ）单击此处编辑母版标题样式其研究领域包括•电子密度、静电势•分子轨道（正则的）或定域轨道•原子电荷：NAO-PC ，Coulson 和Mulliken 电荷•分子和原子多极矩•一级静电极化率（*）单击此处编辑母版副标题样式•氢原子的ESP 的超精细耦合常数（*）•13C 的化学位移•紫外光谱•生成热、熵和热容•图形化显示：总电荷密度、自旋密度、静电势、分子轨道、定域轨道热动力学性质（焓熵和热容）•热动力学性质（焓、熵和热容）•原子电荷和键级分子力学方法n 使用球和弹簧来描述原子之间所成的共价键n包括非键Van der Waals 作用和静电相互作用n通过实验手段和/QM 吸附能单击此处编辑母版标题样式实手段和或Q 计算来获取相关参数n 通常与动力学、结构优化或者蒙特卡罗方法联吸附等温线扩散速率用n 非常适合于模拟分子与晶体间的相互作用分离沸石体系IR 光谱单击此处编辑母版副标题样式高分子性质粘性玻璃态结构Part 1力场表达式–Part 1E =E + E + E non-bond 势能单击此处编辑母版标题样式total valence crossterm non bondE valence =E bond + E angle + E torsion + E oop + E UB 键合能单击此处编辑母版副标题样式E non-bond =E vdW + E Coulomb + E hbond非键能COMP ASS 力场针对凝聚态专门优化的分子势，用于分子力学研究价参数和原子点电荷由ab initio 数据拟合得到van der Waals 参数通过对实验测得的内聚能和平衡密度单击此处编辑母版标题样式数据的拟合得到适合的范围包括有机和无机分子精确快速的预测体系的结构构象频率以及热物理精确、快速的预测体系的结构、构象、频率以及热物理性质-ONO 单击此处编辑母版副标题样式专门针对ONO 2体系进行过优化，适合研究含能材料体系H S J Ph Ch B 199811273387364H. Sun , J. Phys. Chem. B, 1998, 112: 7338-7364Amorphous cell •支持多种分子力场•可研究配比或者溶剂的影响Amorphous cell构建复杂无定形模型并预测关键性质•MC 法建模•一般与Discover 和Forcite Plus 连用其研究领域包括单击此处编辑母版标题样式其研究领域包括：•内聚能密度/溶解性参数•基于动态轨迹的分子及分子链的所有的几何性质•构象统计研究端距和回旋半径•原子-原子对和取向相关函数单击此处编辑母版副标题样式•X 光或中子散射曲线•气体/小分子的扩散率•红外光谱和偶极相关函数•弹性强度系数•表面性质•研究润滑剂及润滑能力的限制性剪切模拟•研究电极化和绝缘体行为的Poling 法Amorphouscell 中实现了建立更加复杂Molecule :Displays the name of a molecule.的模型TemperatureSpecify the temperature in degrees K.单击此处编辑母版标题样式Number of configurations Specify the number of different amorphous cell structures to be built Target density 单击此处编辑母版副标题样式Target densitySpecify the target density in g/cm3Cell parameters Cell parametersSelect whether to use 2 dimensions (Specify a, b) ora single dimension (Specify c) with assigned values.Forcite Plus •支持多种分子力场•对各种体系均适用Forcite Plus是先进的分子力学和分子动力学模拟程序•随着计算机软硬件的发展，近年来备受重视其研究领域包括单击此处编辑母版标题样式其研究领域包括：•计算径向分布函数，取向关联函数和散射曲线•测量距离、角度和旋转半径的分布•给出特定成分的浓度曲线•绘制温度、压力、体积、应力以及单胞参数•给出分子力学和分子动力学模拟的势能及其组成项、动能和总能量值单击此处编辑母版副标题样式•材料力学性质研究•计算偶极相关函数•大量分子体系的内聚能密度和溶解性参数•对于估算自扩散系数的均方位移和速度相关函数•在学习表中观察并绘制轨迹数据按任意性质排序，如，按能量排序，找到最低能量构型Blend 模块Blends 模块通过估计二元混合物兼容性来缩短工艺探索周期，这些二元混合物包括溶剂-溶剂，聚合物-溶剂以及聚合物-聚合物混合体系。

(完整版)3LAMMPS软件与materials_studio软件介绍

Lammps软件入门
明确自己的问题和方向，选择正确的工具
要做的是什么问题，属于物理，化学，力学，材料，还是都有？能否具体到希望要作出什么结果？实验和理论上是否有相似的研究？再看问题是否适合lammps程序？是否有别的程序可以替代选择或者联合选择？
计算环境搭建可行性分析
现有计算机条件: 硬件水平决定模拟的规模是否有相关的支持：软件环境团队学习的重要：交流是非常重要
• Mass 1 1.0 • Mass 2 1.0 • Mass 3 1.0 • Mass 4 1.0 • Mass 5 1.0 • #指定单个原子的质量
Lammps计算输入文件
• # LJ potentials(指定原子作用势) • pair_style lj/cut 2.5 • #指定lj势，截断半径为2.5 • pair_coeff * * 1.0 1.0 2.5 • #指定lj势参数
Lammps软件的应用
应用步骤—程序安装
安装平台环境（考虑不同的操作系统，是否并行计算）简单易行的安装
• Windows下：命令行执行方式 • Linux下：编译选择项 • 几个关键点：编译器的选择；并行库的位置，相关库的位置
应用步骤--实例学习
输入脚本格式书写：3-1节内容，积木式搭建分块命令学习方法：几何模型构建：atom_style, boundary, dimension，units create_atoms, create_box, lattice, read_data, read_restart, region, replicate 物理模型构建：angle_coeff, angle_style, bond_coeff, bond_style, dielectric, dihedral_coeff 过程模型构建：Fix：is any operation that is applied to the system during timestepping or minimization. Examples include updating of atom positions and velocities due to time integration, controlling temperature, applying constraint forces to atoms, enforcing boundary conditions, computing diagnostics, etc. 输出模型构建：compute过程计算量，热力学输出量（全局量），局部表征量（单个原子、组原子）

Materials Studio6.0宣讲.

单击此处编辑母版标题样式单M击此at处e编ri辑al母s 版S文tu本d样io式多尺度多功第第能二三分级级子模拟软件第四级第五级虚拟 “实验”（分子模拟技术）决定依据CREA T单击此处编辑母版标题样式VIT 单击此处编辑母版副标题样式Y虚拟设计表征材料结构，以及与结构相关的性质 —— 解释设计材料结构，以及与结构相关的性质 —— 预测Materials Studio™是整合的计算模拟平台• 可兼顾科研和教学需求 • 可在大规模机群上进行并行计算• 全面的应用领域- 固体物理与表面化学• 客户端-服务器计算方式- 催化、分离与化学反应单击此处编辑母版标题样式 – Windows, Linux– 最大限度的使用已有IT资源 • 包含多种计算方法- 半导体功能材料 - 金属与合金材料– DFT及半经验量子力学 – 线形标度量子力学- 特种陶瓷材料– – –Q分介M子观/M力模M学拟方单法击此处编辑母版--副纳高米分标材子题料与软样材式料– 统计方法 – 分析仪器模拟 – ……- 材料表征与仪器分析 - 晶体与结晶- 构效关系研究与配方设计- ……Materials Studio™单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•多尺度，应用领域全面Materials Studio™分子力学、动力学量子力学 •Forcite plus 介观动力学• Castep• Gulp• MesoDyn• Dmol3• COMPASS • Mesocite单击此处编辑母版标题样式 • Onetep• Qmera• Amorphous Cell •Sorption•VAMPM单ate击ria此ls处Vis编ua辑liz母er 版副标题样式• Reflex plus • Xcell • Polymorph Predictor • Morpholog晶体学• QSAR 构效关系•操作简便----方便的参数设置MenuToolbar单击此处编辑母版标题样式 Property View 单Pr击ojec此t 处编辑母版副标题样式Job statusMaterials Studio在科研领域的贡献从2006年至2012年，全球各地科学家使用Materials Studio在顶级期刊上发表了近7000篇论文，包括像Nature、Science单击此处编辑母版标题样式、Nature Materials、Nature Chemistry、PNAS 、Progress inSurface Science 、Small、Physical Review Letters 、AppliedPhysics Letters、Phil. Trans. Royal Soc. A、Nanotechnology、ACS Nano 、J. Am. Chem. Soc.、Proc. Nat. Acad. Sci.、Physical JournaloRf 单eCvhie击ewm此iAca处、l PP编hhyy辑ssiiccs母a、l 版RCehv副eimew标icaB题l 、P样Jh.ys式Aicpspl.LePthteyrss.、、Nature Nanotechnology 、 Chemical Society Reviews 、Nanoscale Research Letters、Nanoscale等知名期刊。

Materials_Studio软件在计算化学和计算材料学课程教学中的应用

大学化学Univ. Chem. 2024, 39 (1), 332收稿：2023-05-29；录用：2023-06-21；网络发表：2023-07-06*通讯作者，Email:*******************.cn•自学之友• doi: 10.3866/PKU.DXHX202305082 Materials Studio 软件在计算化学和计算材料学课程教学中的应用许真铭1,*，刘庆生2，陈江安31 南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016 2 江西理工大学材料冶金化学学部，江西赣州 3410003 江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 341000摘要：将Materials Studio 软件使用引入计算化学和计算材料学等课程教学，采取“计算理论方法讲解 + 计算软件实践操作科研案例”模式进行高效课程教学，实现科研反哺高质量教学。

让学生在软件实践操作中运用、巩固理论知识概念，实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。

同时使课程教学内容变得形象具体，激发学生对计算化学和计算材料学课程的学习兴趣，培养学生的科研思维和探索能力，实现教学支撑高水平科研。

关键词：计算模拟软件；结构建模；量子化学计算；第一性原理计算；分子动力学模拟；蒙特卡洛模拟中图分类号：G64；O6Application of Materials Studio Software in the Course Teaching of Computational Chemistry and Computational Materials ScienceZhenming Xu 1,*, Qingsheng Liu 2, Jiangan Chen 31College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China. 2 Faculty of Materials, Metallurgy and Chemistry, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China.3 School of Resources and Environmental Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China.Abstract: Introducing the Materials Studio software into the course teaching of computational theory, such as computational chemistry, computational materials science, and applying the mode of “computational theory explanation + practical operation of research case by computational software” can significantly improve the teaching efficiency, realizing scientific research feeding the high-quality teaching. Application of the Materials Studio software in the course teaching can make students to apply and consolidate the theoretical knowledge concepts in the practice operations of software, and improve students’ theoretical method level and software operation skill level. Meanwhile, it makes the teaching content more vivid and specific, stimulates students’ interest in the course teaching of computational chemistry and computational materials science, and cultivate students’ scientific research thinking and exploration ability, realizing teaching supporting the high-level scientific research.Key Words: Computational simulation software; Structural modeling; Quantum chemical calculation;First principle calculation; Molecular dynamics simulation; Monte carlo simulation1 引言立德树人是新时代高校教育的根本任务。

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扫一扫，有惊喜ms@“M aterials S tudio 2016” 新功能七大区巡讲代亚东材料科学软件技术部2016年04月25日按季度统计个人投送文章的影响因子积分总和并评奖投送不同数目文章获得对应数目的礼品参与方式：登陆创腾科技网站奖学金页面/service/jiang.aspx ，下载word 文档，将您2014-2016发表的SCI 文章的中文精炼版填入word 文档，发送到prize@培训中心MS培训计划全部课程信息：/course/materials.aspx?id=95•公司成立于2000年初，是业界领先的面向材料科学和生命科学领域提供综合研发、生产信息化平台的高新技术企业。

•创腾科技的业务总部设在北京，在上海、苏州设有研发中心。

•创腾科技与国际上在业界领先的著名信息技术公司拥有长期而紧密的合作关系，并拥有业界最先进的开发平台和较强的研发能力，能够为中国的企业和科研机构提供当前世界上最先进的信息技术解决方案和服务•创腾科技拥有一支具有专业背景和IT背景的高素质复合型人才队伍，80%以上具有硕士博士学历，能够保证向用户提供一流的技术支持和服务。

•现在，在中国已有超过500家的单位得到了创腾科技所提供的产品和服务，其中包括国内最大的制药企业，最大的新药研发外包企业、最大的石化企业以及主要的高校和科研单位等。

金属材料无机非金属材料什么是分子模拟？有机小分子高分子材料各种实验设备 + 各种分析设备材料性能•多尺度，应用领域全面•CASTEP •DMol3 •DFTB+ •QMERA •ONETEP •VAMP •Forcite Plus•GULP•COMPASS•Amorphous Cell•Sorption•Adsorption Locator•Conformer•Blends•MesoDyn•Mesocite•Reflex plus•Xcell•Polymorph Predictor•Morphology•QSAR•Synthia量子力学模块介观模块晶体学模块构效关系经典模拟模块Materials Visualizer可扩展的操作方式结构模块面板提交计算分析计算结果方便多样的建模和显示工具M aterials S tudio 国内用户M aterials S tudio——助力企业研发高水平工作的认可2006~2015年，全球各地研究人员使用Materials Studio已在顶级期刊发表论文16000多篇。

包括Nature、Science、Nature Materials、Nature Chemistry、Progress in SurfaceScience、Small、Physical Review Letters、Applied Physics Letters、ACS Nano、J. Am.Chem. Soc.Proc. Nat. Acad. Sci.、PhysicalReview A、Physical Review B、J. Appl. Phys.、Journal of Chemical Physics、ChemicalPhysics Letters、Nature Nanotechnology、Chemical Society Reviews、Nanoscale 查文献链接Research Letters、Nanoscale 等知名期刊。

以关键词搜索MS相关文献2056Materials Studio 2016 新功能亮点⏹CASTEP 加入新的结构优化算法TPSD ，提高表界面的结构优化效率⏹CASTEP 整合新的赝势，即支持利用On-the-fly 生成模守恒（norm-conserving ）赝势，特别适用于计算磁性材料和包含f 电子的元素 ⏹CASTEP 支持旋轨耦合（spin-orbit coupling ） ⏹核磁共振的J-coupling 耦合常数⏹CASTEP TD-DFT 支持计算三维周期性材料的光谱 ⏹DMol 3中B3LYP 杂化泛函应用于大体系效率显著提升⏹DMol 3 中meta-GGA 泛函可应用于周期性结构，提高重过渡金属的计算准确性 ⏹更广泛的模拟体系：DFTB+ 模块添加多个新的slater-koster 库文件There are 38 new features or major enhancements!!!量子力学分子力学动力学⏹添加tabulated potential ，从而支持使用自定义的函数形式用于键长、键角和范德华相互作用的模拟⏹可编辑范德华相互作用的缩放因子，从而使Forcite Plus 支持编写OPLS 力场等CASTEP模块新功能一、新的结构优化算法：TPSD (Two-Point Steepest Descent )，适用于晶胞参数固定的体系二、整合更准确的赝势，即支持利用On-the-fly 生成模守恒（norm-conserving ）赝势，提高对于磁性材料和包含f电子的元素的计算精度三、旋轨耦合（spin-orbital coupling）四、TD-DFT支持计算三维周期性材料的光谱五、核磁共振的耦合常数（J-coupling）六、包含相对论效应的赝势七、支持直接得到弹性德拜温度和平均声速八、各向异性温度因子的计算及可视化一、TPSD（Two-Point Steepest Descent ）算法新的结构优化算法：推荐使用条件：对于晶胞参数含有约束条件(constraints)时，TPSD是更有效的优化方法。

适用体系：表面吸附的研究；界面结合研究；算法介绍：TPSD算法仅需要当前体系和上一个迭代的体系的梯度和位置，意味着仅会用较小的内存。

从迭代之间的差值计算出步长（step size），用于当前迭代中最负的梯度方向使用。

TPSD优化对于一些BFGS算法会花费大量时间收敛的情况被证明选用此方法可得到可靠的收敛。

if◆表面吸附领域◆表面催化领域◆表面腐蚀防护领域◆矿物浮选领域◆半导体异质结领域◆复合界面领域TPSD （Two-Point Steepest Descent ）算法BFGS Calculation time = 4101.74 s Final Enthalpy = -5.61075893E+004 eVTPSDCalculation time = 2143.64 s Final Enthalpy = -5.61079338E+004 eVPd 表面吸附CH4固定a b c ，不勾选optimize cellTPSD 优化算法BFGS 优化算法对于含有约束的晶胞，提交计算任务时，软件自动提示：是否选用TPSD算法if◆纯金属、合金（钢铁、汽车等行业）◆金属氧化物◆磁性元器件◆复合界面二、更准确的赝势OTFG norm conserving优点：提高对于磁性材料和包含f电子的元素的计算精度默认赝势OTFG ultrasoft在MS8.0版本被引入，具有高的计算精度和效率1、2、3周期,电子都是s和p电子,四周期3d电子层,五周期4d；6周测试体系实验晶胞参数OTFGultrasoft 偏差OTFGNorm偏差Ultrasoft 偏差Fe a=b=c=2.8665 2.829169 -1.3% 2.83086 -1.24% 2.814115 -1.83% Ni a=b=c=3.524 3.515911 -0.23% 3.513137 -0.31% 3.5361 0.34% Cu a=b=c=3.6149 3.62605 0.31% 3.632517 0.49% 3.5361 -2.18 % 不同赝势对Fe Ni Cu晶胞参数的测试结果：注意：当使用OTFG赝势时，不推荐使用PW91交换相关泛函，OTFG与GGA泛函结合使用时，可选PBE, RPBE或 PBESOLOTFG norm conserving适用的元素种类三、旋轨耦合（spin-orbital coupling）定义：电子移动经过原子核的电场时，会产生电磁作用。

电子的自旋与这电磁作用的耦合，形成了自旋-轨道作用。

若自旋不为零自旋角动量有分裂，这种“能级”上的分裂会对处于同一“空间区域“的轨道能量（或角动量）产生微扰，并引起轨道能级上的“细小”分裂电子自旋产生的磁矩和轨道产生的磁矩发生的相互作用，叫耦合适用体系：重过渡金属推荐考虑自旋轨道耦合效应应用领域：半导体自旋电子学领域、磁光效应等自旋轨道耦合示例：Pb的能带结构Pt未加旋轨耦合Pt加旋轨耦合Spin-orbit coupling: 勾选，意味着旋轨耦合将会添加到Hamiltonian中。

结合 norm-conserving 赝势使用, 不能与LDA+U联用。

另外，不能与以下性质结合使用：核磁共振.线性响应，包含极化计算光学性质电子激发Population analysis including partial density of states.旋轨耦合（spin-orbital coupling）四、TD-DFT支持计算三维周期性材料的光谱吸收光谱：是材料激发时所对应的光谱，吸收峰的波长就是激发时能量对应波长发射光谱：反应发光材料辐射光的情况，对应谱的波长是发光的颜色，一般来说其波长大于吸收光谱的波长激发过程包括电子从基态能级A跃迁到激发态的较高能级B产生一个活性中心。

这个过程体系能量从A垂直上升到B，而离子的位型基本不变。

但在激发态，由于离子松弛（即位形改变），电子以热能形式散射一部分能量返到新激发态能级C，形成新的活性中心。

发射过程就是电子从活性中心C回到基态A或者DCASTEP提供两种方法用来计算光学性质一、基于标准的Kohn-Sham轨道理论二、time-dependent DFT (TD-DFT)理论。

Calculate energies of:指定计算激发态的数目。

默认是6激发态的计算数据输出存储到 <seedname>_TDDFT.castep中Calculate optical properties:计算这些态的跃迁几率（振子强度），用于计算光学性质以上两个选项是相关联的，只有勾选第一个，才能勾选第二个，第一个可以单独勾选Optimize geometry for** st excitation:指定激发态，优化激发态的结构。

默认是1，即第一激发态。

优化的结构将被存储在输出文件 <seedname>_TDDFT_GO.xsd 中.注意事项：☐周期性结构需要将对称性设为P1☐K点仅为G点☐Norm-Conserving 赝势☐不勾选metal，并勾选Fix occupancy ☐不能与LDA+U联用五、核磁共振的耦合常数（J-coupling）核自旋耦合会产生共振峰的分裂，而形成多重峰。