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                        Materials Studio 首頁產品中心Materials Studio

                        產品名稱(英文):Materials Studio

                        產品名稱(中文):強大的材料模擬計算平臺

                        軟件廠家:BIOVIA

                        PDF介紹 :點擊下載

                        產品簡介:

                        Materials Studio是美國BIOVIA公司用于材料科學研究的主要產品,采用了世界領先的模擬計算思想和方法,如量子力學(QM)、線性標度量子力學(Linear Scaling QM)、分子力學(MM)、分子動力學(MD)、蒙特卡洛(MC)、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。

                        • 產品詳情
                        • 常見問題

                         

                        一、Materials Studio軟件的主要應用領域包括:

                          •  金屬材料研究

                          •  無機非金屬材料研究

                          •  納米材料研究

                          •  高分子及其復合材料研究

                          •  表界面研究

                          •  化學反應研究

                          •  含能材料研究

                          •  生物、醫藥研究

                          •  在晶體結構、形貌研究中的應用

                          •  QSAR 的應用

                          •  Perl 語言的應用

                              BIOVIA(美國)公司是世界領先的計算科學公司,是一系列用于科學數據的挖掘、整合、分析、模建與模擬、管理和提交交互式報告的智能軟件的開發者,是目前全球范圍內唯一能夠提供分子模擬、材料設計、化學信息學和生物信息學全面解決方案和相關服務的軟件供應商,所提供的全面解決方案和科技服務滿足了當今全球領先的研究和開發機構的要求。

                              Materials Studio多尺度分子模擬平臺是BIOVIA公司(美國)在材料設計領域的核心產品。它融合多種模擬方法,整合多達23 個功能模塊,實現從電子結構解析到宏觀性能預測的全尺度科學研究。在國內擁有近400家用戶,分布在石油、化工、環境、能源、制藥、電子、食品、航空航天和汽車等工業領域和教育科研部門;相關的研究工作在Nature、Science等各類權威期刊上發表論文過萬篇。

                             Materials Studio分子模擬軟件采用了先進的模擬計算思想和方法,如量子力學(QM)、線性標度量子力學(Linear Scaling QM)、分子力學(MM)、分子動力學(MD)、蒙特卡洛(MC)、介觀動力學(MesoDyn)和耗散粒子動力學(DPD)、統計方法QSAR(Quantitative Structure - Activity Relationship )等多種先進算法和X射線衍射分析等儀器分析方法;同時產品提供了界面友好的的模擬環境,研究者能方便地建立三維結構模型,并對各種小分子、納米團簇、晶體、非晶體以及高分子材料的性質及相關過程進行深入的研究,得到切實可靠的數據。

                             Materials Studio分子模擬軟件支持Windows和Linux操作平臺,用戶可以自由定制、購買自己的模擬方法和模塊,以滿足特定領域研究需求。 Materials Studio軟件使任何研究者都能得到和世界一流研究部門相一致的材料模擬技術。


                        二、Materials Studio軟件與Pipeline Pilot流程處理平臺的整合

                         

                        三、Materials Studio軟件的系統要求

                         


                        模塊介紹  
                        Materials Studio 基本環境
                           Materials Visualizer

                        Materials Studio 中的量子力學模塊:

                        • CASTEP( 平面波贗勢方法);

                        • DMol3( 原子軌道線性組合方法);

                        • QMERA( 量子力學/ 分子力學雜化方法);

                        • ONETEP( 線性標度方法)

                        Materials Studio 中的半經驗量子力學模塊:

                        • DFTB+( 緊束縛近似方法);

                        • VAMP( 原子軌道線性組合方法)

                        Materials Studio中的經典模擬方法模塊可分為三類:

                        一、Materials Studio 中的分子力學、動力學模塊:

                        COMPASS II( 高精度力場);

                        Forcite Plus( 包含各種通用力場);

                        GULP( 包含各種針對無機體系的專用力場)

                        二、Materials Studio 中涉及蒙特卡洛方法的模塊:

                        Amorphous Cell( 無定形模型搭建);

                        Adsorption Locator( 吸附位、吸附構象);

                        Blends( 混合體系相容性);

                        Conformers( 聚合物構象);

                        Sorption( 吸附位、吸附等溫線);

                        三、Materials Studio中的定量結構-性能關系模塊:

                        Synthia

                        Materials Studio 中的介觀模擬模塊:

                        Mesocite( 耗散粒子動力學、粗粒化分子動力學);

                        MesoDyn( 平均場密度泛函方法)

                        Materials Studio 中的晶體、結晶與儀器分析方法可分為兩類:

                        一、Materials Studio 中的晶體結構解析模塊:

                        Polymorph Predictor( 基于力場找到分子的穩定堆積);

                        X 射線、中子、電子衍射圖譜解析工具包

                        二、Materials Studio 中的晶粒形貌預測模塊:

                        Morphology( 包含多種通用力場,預測晶粒形貌)

                        Materials Studio中的定量構效關系模塊:

                        QSAR(Quantitative Structure Activity Relationship,定量構效關系)

                        Materials Studio中的Perl 腳本

                         

                        各模塊細節介紹:

                        • Materials Visualizer:

                        Materials visualizer 是Materials Studio 的圖形化界面,也是整個平臺的核心,可用于:

                        • 搭建、調整各類三維可視的結構模型,包括晶體、小分子、聚合物、 納米材料、團簇、表界面、各種缺陷結構以及電極模型7.0

                        • 提供模塊參數設置、結果分析的視窗界面;提供結構文件、參數文件以及結果文件的管理界面;提供計算進程的監控界面;

                        • 對模擬結果進行各種分析,可與結構模型相結合進行數據的二維、 三維顯示,可以給出數據的圖表,可以對特定的結果進行動畫演 示或給出矢量圖;

                        同時Visualizer支持多種結構、圖形、文本文件格式的輸入和輸出; 支持不同功能模塊間結構數據的共享;提供Perl 語言環境,以及腳本編寫;

                        Materials Studio 中的量子力學模塊:

                        CASTEP

                        CASTEP 是由劍橋凝聚態理論研究組開發的一款基于密度泛函理論的先進量子力學程序。程序采用平面波函數描述價電子,利用贗勢替代內層電子,因此也被稱為平面波贗勢方法。適于解決固體物理,材料科學、化學以及化工等領域中的各類問題。目前,CASTEP 已經在材料研究的諸多領域獲得了廣泛而成功的應用,每年都有數百篇文章在各類頂級學術刊物上發表。所涉及的研究對象包括半導體、陶瓷、金屬、分子篩等各類晶體材料,以及摻雜、位錯、界面、表面等各種缺陷結構。

                        DMol3

                        DMol3 是由Bernard Delley 教授發布的一款基于密度泛函理論的先進量子力學程序,它采用原子軌道線性組合的方法描述體系的電子狀態,因此也被稱為原子軌道線性組合方法。DMol3 有別于其它方法的最重要特點是采用數值函數描述原子軌道,這一做法兼顧了計算精度和效率, 使得DMol3 成為一款高效實用的量子力學程序。除了預測材料的電子學、光學、熱力學性能外,它還能夠細致地研究氣相、溶液、表面及其它固態環境中的化學反應適合解決化學、化工、生物、材料、物理等領域中的各類問題,尤其是化學反應機理及催化劑設計的問題。每年都有數百篇應用DMol3 的文章在各類頂級學術刊物上發表。研究對象涉及晶體材料、有機分子、團簇、納米和多孔材料、生物分子等各種周期性及非周期性體系。

                        QMERA

                        QMERA 是一款將量子力學方法的精確性與經典模擬方法的高效性有機結合的程序,也被稱為量子力學(Quantum Mechanics) 與分子力學(Molecular Mechanics) 的雜化方法。在利用QMERA 進行模擬計算的過程中,需要在所研究體系中劃分出量子力學和分子力學區域( 其中量子力學區域往往是研究中的核心和興趣所在,譬如非均相催化中的活性位點區域),然后分別調用量子力學方法中的 DMol3 模塊和經典模擬方法中的GULP 模塊進行處理。QMERA 提供了多種方式解決兩個區域間的耦合問題。它可研究包含上千個原子的體系,在充分考慮周圍原子影響的條件下,得到其核心部分的電子結構、可能的化學反應機理、紫外可見光譜、紅外光譜等信息。這一方法在非均相催化、表界面吸附、聚合物間的相互作用、生物分子活性的研究中相比于傳統量化方法更具優勢。

                        ONETEP( 線性標度方法)

                        ONETEP 是由劍橋凝聚態理論研究組開發的一款專門針對大體系(>500 原子) 研究的量子力學程序。其關鍵技術是采用非正交的廣義萬尼爾(Wannier) 函數替代平面波函數進行計算,并采用FFT box 技術和處理電荷密度的Density kernel 稀疏矩陣方法,使模擬計算的時間與體系的大小成線性關系。因此, ONETEP 也被稱為線性標度的量子力學方法。其應用范圍主要包括表面化學、大分子體系( 蛋白質、DNA、抗體) 及其它復合材料、納米材料以及半導體、陶瓷材料缺陷等。

                        Materials Studio 中的半經驗量子力學模塊:

                        •DFTB+( 緊束縛近似方法)

                        DFTB+ 是一款融合了密度泛函方法(DFT) 準確性和緊束縛方法(TB) 高效性的半經驗量子力學程序,其中所采用的原子軌道波函數和原子核間相互作用勢均基于DMol3 的結果擬合得到。DFTB+ 可以對數千個原子體系進行模擬研究,為解決電子、催化、化工等領域中各種復雜體系及復雜過程的相關問題提供一種新的模擬方法。對于傳統量化模塊遇到的,如反應動力學過程等需要花費研究者大量時間和計算資源的問題,DFTB+ 有其獨有的優勢。所涉及的研究對象包括有機分子、團簇、絕緣體、半導體、金屬,甚至是生物大分子等各類非周期性和周期性體系。

                         VAMP( 原子軌道線性組合方法)

                        VAMP 是一款基于原子軌道線性組合方法的半經驗量子力學程序。它通過忽略部分不太重要的原子軌道重疊積分或者用經驗參數( 基于實驗數據擬合得到) 替代部分軌道重疊積分的方式簡化計算。具體的方式包括NDDO 和ZINDO,以及在兩者基礎上演化而來的MNDO、MNDO/C、MNDO/d、AM1、AM1*5.0、PM3、PM64.4、CNDO 以及INDO。各種方式在簡化的積分類型、適用的元素范圍、適用的性質計算上都有一定的區別,可根據需要進行選擇。VAMP 主要是對有機和無機分子體系進行模擬計算,它可以快速計算分子的多種物理和化學性質。

                         

                        Materials Studio中的經典模擬方法可分為三類:

                        一、Materials Studio 中的分子力學、動力學模塊:

                        COMPASS II( 高精度力場)

                        COMPASS 是一個功能強大的、基于量子力學方法,并且能夠對凝聚態體系進行原子尺度模擬研究的力場。對其參數有效性的考察,不僅包括了單分子( 氣態) 的量子力學計算結果以及實驗結果,還充分考慮了其凝聚態性能。因此,COMPASS 可在一個很大的溫度、壓力范圍內,精確地預測多種單分子及其凝聚態的結構、構象、振動及熱物理性質。Materials Studio7.0 在此基礎上推出了COMPASS II,添加對離子液體的支持,強化對聚合物和雜環體系的計算精度,包含的力場類型增加到253 個(COMPASS229個), 參數及函數項增加到8294 個(COMPASS 3856個)。

                        Forcite Plus( 包含各種通用力場)

                        Forcite Plus 是一款分子力學和分子動力學模擬程序。它可以對分子、表面或三維周期性材料體系進行快速的能量計算、幾何優化以及各種系綜下的動力學模擬研究,可以分析材料體系的各種結構參數、熱力學性質、力學性質、動力學性質以及統計學性質。主要應用于有機、無機小分子、有機金屬絡合物、高分子聚合物、納米及多孔材料、部分金屬、金屬氧化物晶體及晶體表界面結構的研究。

                        GULP( 包含各種針對無機體系的專用力場)

                            GULP 是一款分子力學和分子動力學模擬程序。它可以對具有零維、一維、二維、三維結構的各種材料體系的多種性質進行計算、解釋和預測。GULP 具有多種針對性較強的勢函數,譬如支持殼層模型的Bush、Lewis 勢以及多種原子嵌入勢(EAM) 和改良嵌入勢(MEAM),適合于較高精度地研究多種無機材料體系包括金屬、合金體系,此外,它還具備Brenner、Tersoff 等針對碳材料的勢函數, 以及可用于研究化學反應的ReaxFF 力場。不僅如此,GULP 提供了擬合和編輯勢函數的工具,可結合量子力學的計算結果或者實驗數據,擬合針對性更強的勢函數,提高模擬計算精度。對于有機小分子、金屬單質、合金、金屬氧化物、碳、硅納米材料、硅鋁多孔材料、鈾、镎、钚的混合氧化物以及粘土礦物,GULP 均可做較高精度的研究。

                         

                        二、Materials Studio 中涉及蒙特卡洛方法的模塊:

                        Amorphous Cell( 無定形模型搭建)

                            Amorphous Cell 模塊是一個采用蒙特卡洛方法搭建無定形模型的工具。它可用于搭建具有多種組分及不同配比的高分子共混模型、溶液模型、復合材料模型、固液/ 固氣界面模型、孔道填充模型、向列型液晶模型等,對塑料、玻璃、食品、化工以及復合材料等領域的模擬工作具有重要的輔助作用。

                        Adsorption Locator( 吸附位、吸附構象)

                         Adsorption Locator 是一款采用蒙特卡羅模擬退火方法搜索吸附質在基底材料上的最低能量吸附構象的程序,它可以給出吸附質的穩定吸附位點、混合吸附質的優先吸附成分、納米級催化劑的活性位、原子層沉積過程的最穩定位置,幫助研究人員從原子水平上了解吸附過程( 結構影響、添加劑作用)。在涂料開發、表面腐蝕研究、催化劑設計以及晶體結晶形貌等領域具有理論指導意義。

                        Blends( 混合體系相容性)

                        Blends 是一款以力場為基礎,采用擴展的Flory-Huggins 模型估算二元混合物體系相容性的程序,可以有效的縮短工藝探索周期。這些二元混合物包括溶劑- 溶劑、聚合物- 溶劑以及聚合物- 聚合物。這種模擬技術能夠直接從二元混合物的化學結構預測出混合物的熱力學性質。作為一個快速的篩選工具,Blends 可以在縮減試驗次數的同時開發出穩定的產品配方,它在粘結劑、醫藥品、化妝品、金屬特種表面涂層、眼鏡和塑膠等材料制備領域具有重要作用。

                        Conformers( 聚合物構象)

                        Conformers 是一款以力場為基礎,搜尋分子最低能量構象的程序。它包含多種方法,多種判據以及多種可控條件,能夠高效地探索各類分子的構象,包括環狀結構的分子。不僅如此,Conformers 還具有一定的分析功能,可以建立分子構象與其能量、偶極矩、回轉半徑之間的關系。在結晶、催化以及聚合物研究等諸多領域,Conformers 都具有很高的應用價值。

                        Sorption( 吸附位、吸附等溫線)

                        Sorption 是一款基于巨正則蒙特卡洛(GCMC, Grand Canonical Monte Carlo) 方法預測單一或混合組分在微孔材料和介孔材料中吸附的程序。它所涉及的體系包括分子篩、鋁磷酸鹽、粘土、納米管、聚合物膜、硅膠、活性炭和金屬- 有機骨架材料等。Sorption 可直接給出吸附等溫線( 載荷曲線)、亨利常數等性質,可應用于氣體分離、烴類裂解、氣體傳感器以及離子交換等諸多領域的研究, 大大提高工業用氣體、石油石化產品以及特種催化劑的生產效率,有助于提升商業利潤。

                         

                        三、Materials Studio中的定量結構-性能關系模塊:

                        Synthia

                        Synthia 是一款以美國陶氏公司Jozef Bicerano 博士的工作為基礎,使用先進的定量結構- 性能關系方法(QSPR,Quantitative Structure Property Relationship) 預測聚合物性質的程序。不同于傳統的基團貢獻法,Synthia 使用聚合物的拓撲信息,特別是源于圖論的連接指數,建立原子和化學鍵與聚合物性質的關聯,因此,它可以預測由碳、氫、氧、氮、硅、硫、氟、氯和溴組成的所有聚合物的性質,而不受基團貢獻數據庫的限制。Synthia 的預測結果在實際工作中得到了廣泛的驗證。

                         

                        Materials Studio 中的介觀模擬模塊:

                        Mesocite( 耗散粒子動力學、粗粒化分子動力學)

                              Mecocite 是一個包含粗粒化分子動力學以及耗散粒子動力學兩種方法,并以軟凝聚態材料為主要研究對象的介觀模擬工具。依靠介觀方法在時間和空間尺度上的優勢,Mecocite 可以更加快捷的研究添加劑、溶劑、單體類型、比例對各種均聚、嵌段、枝狀聚合物結構、性能的影響;研究大分子的擴散;研究納米復合材料中納米管的分散性等。它在復合材料、涂料、化妝品以及藥物的控釋領域具有重要應用。

                        MesoDyn( 平均場密度泛函方法)

                              MesoDyn 是一款基于動態平均場密度泛函方法的介觀模擬程序,主要用于復雜流體,包括聚合物熔體和混合體系在介觀尺度的動力學研究。它將真實的聚合物轉化為高斯鏈(Gaussian Chain) 模型,將真實體系的動力學過程轉變為不存在相互作用的高斯鏈在一個平均場作用下的運動,此時的運動利用朗之萬泛函方程描述,此時的平均場則與表征聚合物相互作用的Flory-Huggins 參數密切相關。MesoDyn 可以模擬100- 1000nm 的體系,可以非常方便的研究復雜流體、聚合物共混的動力學過程和穩定拓撲形貌,在涂料、化妝品、混合材料、表面溶劑、復雜藥物傳輸以及相關領域具有廣泛應用。

                         

                        Materials Studio 中的晶體、結晶與儀器分析方法可分為兩類:

                        一、Materials Studio 中的晶體結構解析模塊:

                        Polymorph Predictor( 基于力場找到分子的穩定堆積)

                              Polymorph Predictor 是一個以力場為基礎,采用蒙特卡洛模擬退火法,由給定化合物的分子結構預測其多晶型的工具。晶體材料在制藥、農藥、染料、炸藥以及專用化學品工業中有著非常普遍的應用,然而,由于晶體結構的多樣性,即使具有相同的分子結構,這些晶體材料在貯存期、生物藥效、溶解性、形貌、蒸汽壓、密度、顏色和沖擊感度等方面往往具有明顯差異,因此,對材料各種可能晶型的預測和性質研究顯得非常重要。

                        X 射線、中子、電子衍射圖譜解析工具包

                        X-Cell   
                              已申請專利的X-Cell是一種全新、高效、綜合、易用的指標化算法,將系統消光規律引入指標化過程, 能夠給出細長或扁平晶胞的高質量指標化結果,成功率達到92%,遠高于傳統的DICVOL(46%)、TREOR(46%)、 ITO(33%) 方法,同時允許用于指標化的衍射峰中出現雜質相衍射峰,指標化結果已然考慮儀器零點漂移

                        Reflex   
                             模擬晶體材料的X光、中子以及電子等多種粉末衍射圖譜。可以幫助確定晶體的結構,解析衍射數據并用于驗證計算和實驗結果。模擬的譜圖可以直接與實驗數據比較,并能根據結構的改變進行即時的更新。粉末衍射指標化算法包括:TREOR90, DICVOL91, ITO and X-Cell。結構精修工具包括Rietveld精修和Pawley精修。另外,Reflex可以利用粉末衍射的無定型參考數據和結晶參考數據來確定物質的結晶度(Crystallinity)。

                        Reflex Plus   
                             在Reflex標準功能的基礎上加入已被廣泛驗證的Powder Solve技術,Powder Solve 是一個基于蒙特卡洛模擬退火法或者平行回火法,堆積得到材料晶體結構的工具。它可以在材料密度、化學式、晶胞參數、空間群確認的基礎上,得到原子各種可能的堆積排列方式,并依據其衍射圖譜與實測衍射圖譜的差異( 剩余方差因子),對各種堆積方式做出取舍。Powder Solve 為進一步的Rietveld 修正提供初始結構,適于全新晶體結構的研究。

                        Reflex QPA 
                             利用粉末衍射數據及Rietveld方法進行定量相分析的強大工具,可以通過多相樣品的粉末衍射圖判定不同組成成分的相對比例。可用于化學品或醫藥工業中有機或無機材料組成成分的確定。

                         

                        二、Materials Studio 中的晶粒形貌預測模塊:

                        Morphology( 包含多種通用力場,預測晶粒形貌)

                        Morphology 是一個通過材料晶體結構預測其晶粒形貌的工具。它可對特定添加劑、溶劑以及雜質存在下的晶體形貌研究提供幫助。其主要應用領域包括醫藥品、農用化學品、食品科學、石油化工、水泥、日用品以及特殊化學品等。

                         

                        Materials Studio中的定量構效關系模塊:

                        QSAR(Quantitative Structure Activity Relationship,定量構效關系)

                        QSAR是化學、化工以及材料領域中的一種重要研究手段。它通過構建材料的實驗信息(“性質”) 和分子水平特征(“描述符”) 之間的統計回歸模型,進而預測未知材料的性質。所涉及的體系包括分子晶體、無機晶體、分子篩、高聚物、表面活性劑等。QSAR 的應用可以極大的提升高性能材料的研發速率。

                        Materials Studio中的Perl 腳本

                        隨著分子模擬技術的發展,為了更好、更靈活地使用各個模塊的功能、處理得到的數據,Materials Studio 逐步開放了基于Perl 語言的腳本編寫。Perl能夠實現重復性計算任務和涉及多個模塊、多種任務的流程化計算過程的自動化處理,同時能夠拓展Materials Studio 的應用,實現Materials Studio 中的模塊所不具備的模擬功能,支持在Materials Studio 中整合其它程序。

                         


                        、Materials Studio軟件與Pipeline Pilot流程處理平臺的整合

                        什么是Pipeline Pilot

                        Pipeline Pilot(PP) 的是Accelrys 公司旗下的一款圖形化工作流軟件,具備功能強大的信息整合和流程定制能力,其在優化研究創新周期、提高工作效率與減少研究和IT 經費方面能發揮巨大作用。用戶不僅能夠通過Pipeline Pilot 整合和挖掘海量的研究數據、自動化數據的分析流程,而且還可以實現企業級的研究成果快速分析、可視化與共享,提升大范圍的協作能力。

                        Pipeline Pilot Materials Studio 的整合

                        Materials Studio 在菜單中具有pipeline pilot protocols 選項,可以直接調用Pipeline Pilot 的相關計算功能6.0;Pipeline Pilot 中的Materials studio component collection(MSC) 模塊集成了MS 中主要的建模和模擬工具,可以為材料研究的預測分析和自動化工作流程提供完整的軟件解決方案。

                         


                        、Materials Studio軟件的系統要求
                        Materials Studio 運行的軟硬件環境a

                        服務器端操作系統

                        Windows

                        x86-64 Linux(Including Cluster)

                        32-bit

                        • Windows Vista (Business & Enterprise) - SP2

                        • Windows Server 2008, all editions - SP2

                        • Windows 7 (Professional & Enterprise) - SP1 64-bit

                        • Windows Server 2008, all editions - SP2 and R2 SP1

                        • Windows 7 (Professional & Enterprise) - SP1

                        • Windows 8 (Professional & Enterprise)

                        • Windows 8.1 (Professional & Enterprise)

                        • Windows Server 2012, all editions

                        x86-64 (64-bit)

                        • Red Hat Enterprise Linux Ser ver and Desktop 5

                        • Red Hat Enterprise Linux Ser ver 6

                        • SuSE ™ Linux Enterprise Server 11

                        服務器硬件環境b

                        Intel 及兼容的CPU

                        4GB 內存,內存越大,處理體系越大

                        2.2GB 硬盤空間

                        客戶端操作系統

                        • Windows Vista (Business & Enterprise) - SP2 (32-bit only)

                        • Windows 7 (Professional & Enterprise) - SP1 (32-bit and 64-bit) uses 32-bit binar y Materials Studio client

                        • Windows 8 (Basic, Professional & Enterprise) - (32-bit and 64-bit) uses 32-bit binar y Materials Studio client

                        • Windows 8.1 (Basic, Professional & Enterprise) - (64-bit only) uses 32-bit binar y Materials Studio client

                        客戶端硬件環境 b

                        Intel 及兼容的CPU

                        4GB 內存,內存越大,處理體系越大

                        2.2GB 硬盤空間

                        16-bit / 65536 colors 顯卡( 最低要求)。高性能的顯卡,將極大提高模型,色階圖的顯示質量,

                        對于大體系的動態演示至關重要

                        a 上述軟硬件環境適用于Materials Studio 7.0

                        b 具體配置請與硬件工程師聯系

                         

                        產品咨詢:

                        021-51821768轉219 (滬辦)

                        010-82676188轉213 (京辦)

                        ?  問:材料基因組項目中分子模擬能做什么?

                             答:科學家想通過Materials Genome Initiative(MGI)項目,找出元素間的相互作用對材料的種類和性質帶來的廣泛影響,以這些知識為基礎,希望以更短的周期為不同應用“定制”相應材料。已經促成的來自麻省理工學院的以研究電池為主的Materials Project項目和哈佛的以清潔能源為主的Clean Energy Project計劃。二者均利用密度泛函理論(Density Functional Theory)收集巨型數據庫來預測模擬物質的實際屬性。
                              [Materials Studio軟件中以DFT為基礎的模塊包括CASTEP、DMol3、DFTB+、ONETEP、QMERA,必將助力國內材料基因組項目的研究]


                        ?  問:Materials Studio在金屬領域能做哪些方面的模擬工作?

                             答:(1)搭建純金屬、合金、摻雜模型、位錯、層錯、孿晶、金屬納米顆粒結構

                              (2)合金配方設計和結構性質研究如:力學性質研究包括體彈性模量、楊氏模量泊松比;拉伸模擬研究得到抗拉強度;塑性變形(層錯和孿晶);熱力學性質;擴散遷移
                              (3)金屬體系常壓、高壓結構的解析和預測;相變
                              (4)非晶合金,金屬玻璃等非晶固體的形成機制;金屬液體的結構與性質
                              (5)金屬的腐蝕與防護
                              (6)金屬(包括堿金屬)體材料和薄膜材料的磁性研究;結構無序對磁性的影響
                              (7)金屬納米顆粒催化反應
                              主要相關模塊:Visualizer、CASTEP、 DMol3、DFTB+、GULP、Reflex(plus)

                        ?  問:Materials Studio在非金屬領域能做哪些方面的模擬工作?

                             答:(1)搭建半導體晶體、缺陷、表界面、納米材料顆粒結構

                             (2)半導體如鈦酸鋇、氧化鈦、氧化鋅、等過渡金屬元素氧化物材料的摻雜缺陷結構的缺陷態、缺陷形成能、電子結構
                             (3)稀土發光材料等光學材料的光學性質及發光機理研究
                             (4)電池材料如鋰電池的設計,篩選可提高電池性能的摻雜元素;離子在電池中的擴散和遷移能壘
                             (5)新型多孔材料的結構設計和確認;氣體分離;吸附等溫線 
                             (6)新型碳材料結構設計及性質研究
                             (7)硬材料如氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氮化硼的力學性質、電子結構、相變、相變路徑、相變機制研究
                             (8)磁性材料如鐵氧體的磁學性質研究
                              主要相關模塊:Visualizer、CASTEP、 DMol3、DFTB+、GULP、Reflex(plus)、Sorption、Adsorption locator

                        ?  問:Materials Studio在納米材料研究領域能做哪些方面的模擬工作?

                             答:Materials Studio軟件平臺中的量子力學方法和分子力學和動力學方法結合,可以研究納米材料的微觀結構及光、電、磁、力學及熱力學相關的物理性質,化學反應活性以及自組裝、外延生長機制進行研究。 

                            (1)納米材料如碳納米管、石墨烯、硅納米棒的電子結構的剪裁和控制
                            (2)納米材料的催化反應機理研究和化學反應過程的研究
                            (3)納米管機械性能,如在壓縮、彎曲、拉伸載荷下的屈服模擬
                            (4)納米材料電子輸運性能
                             主要相關模塊:DMol3、CASTEP、ONETEP、QMERA、DFTB+、Forcite Plus;

                        ?  問:Materials Studio在高分子及其復合材料研究領域能做哪些方面的模擬工作?

                             答:Materials Studio中基于力場(勢函數)的分子力學、動力學以及蒙特卡洛模塊,包括介觀動力學模塊,可用于高效的搜索高分子的穩定構象,構建和表征高分子晶態或非晶態的結構和預測性質。

                            (1)樹脂如交聯環氧樹脂的配方設計和力學性能研究,熱固性聚合物在玻璃態和橡膠態的結構與機械性能之間的關系
                            (2)高分子材料的內聚能密度、玻璃化轉變溫度及共混行為及相分離形貌
                            (3)阻隔包裝材料中小分子的滲透擴散研究
                            (4)復合材料的界面處的分布形態(密度場)及復合材料的楊氏模量、泊松比、熱導率、透氣率等宏觀性質。
                              主要相關模塊: DMol3、Forcite Plus、COMPASS、Amorphous Cell、Blends、Synthia、Conformers、Mesocite、MesoDyn
                         

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