MaterialsStudio教程(一):软件介绍

作者:小强

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Materials Studio是一款商业化的计算模拟软件,是专门为材料科学领域研究者开发的一款图形化界面软件。软件集成了很多模块,可以解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。目前最新的版本是‘Materials Studio 2020’,新版本的功能更加的强大,下面我们就来介绍一下Materials Studio软件。

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Materials Studio软件欢迎界面Materials Studio软件集成的模块包括Visualizer模块、CASTEP模块、DMol3模块、ONETEP模块、Forcite模块、GULP模块以及QMERA模块等。我们将通过一系列教程来给大家介绍一下如何应用Materials Studio软件来进行理论计算。下面先简单介绍一下常用模块的功能。Visualizer模块:Materials Studio软件的最大优势就是其用户友好的界面,对于不熟悉Linux系统的用户,通过Materials Studio软件来进行建模以及后续的理论计算是一个很好的选择。我们可以通过Visualizer模块进行建模。CASTEP模块:CASTEP是先进的量子力学程序,广泛应用于陶瓷、半导体、金属等多种材料。CASTEP可以进行第一原理量子力学计算,以探索固态晶体和表面的特性,可以计算的任务包括单点能计算、几何结构优化、分子动力学、弹性常数计算、过渡态搜索、过渡态确认以及性质计算。DMol3模块:是独特的密度泛函量子力学程序,是唯一可以模拟气相、液相、表面及固体等过程及性质的商业化量子力学程序,应用于化学、材料、化工、固体物理等许多领域。可用于研究均相催化、多相催化、分子反应、分子结构等,也可预测溶解度、蒸汽压、配分函数、熔解热、混合热等性质。

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Materials Studio软件集成的模块其他的模块在我们教程里基本不会涉及,所以在我们的教程里不做过多的介绍。在我们的教程里主要应用的模块是Visualizer和CASTEP模块。CASTEP使用平面波基组和超软基组,是由Cambrige大学的Mike Payne教授发布,每年有数百篇的论文应用CASTEP软件包,研究领域包括催化剂、半导体物理性质、缺陷性质以及矿物性质等。通过CASTEP软件包可以进行晶体材料结构优化及性质研究,研究表面和表面重构的性质,计算和分析能带结构、态密度、声子谱、电荷密度以及波函数的分析,还可以通过CASTEP软件包研究材料的光学性质、磁学性质以及力学性质等,模拟STM图像以及红外、拉曼光谱。接下来我们将通过一系列的教程和大家分享如何通过Materials Studio软件进行理论计算。

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