计算机材料设计Materials-Studio教程.docx

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1、目录第O章绪论10.1计算机材料设计的概念10.2计算机材料设计的发展10.3计算机材料设计的途径2第1章快速启动教程11.1 创建项目(Creatingaproject)11.2 打开、浏览3D文档21.3 绘制苯甲酰胺(benzamide)分子41.4 用学习表文档进行浏览和工作81.5 研究分子晶体：尿素Il1.6 建立-quartz晶体121.7 建立聚甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate)141.8 保存项目、结束本教程15第2章Visualizer教程162.1 项目管理162.2 绘制简单的分子212.3 绘制吓咻(PorPhyrin)302.4 绘制有机金属结构

2、362.5 覆盖和对齐分子432.6 精确定位和移动原子462.7 在表面对接分子492.8 使用POlymerbUiIder542.9 使用layerbuilder652.10 使用crystalbuilder722.11 建立中尺度分子812.12 用AnaIOgBUikier枚举库842.13 用等位面(isosurfaces)和切片工作(SliCeS)882.14 域隔离和分析94第3章ADSORPTIONLOCATORBLENDS教程993.1 用AdsorptionLocator决定SO?在Ni(Ill)晶面上的位置993.2 共混聚合物相容性筛选102第4章AMORPHOUSCE

3、LL教程1094.1 计算两种聚合物的可混合性1094.2 使用限制性剪切协议114第5章CASTEP教程1205.1 用第一性原理预测AIAS的晶格参数1205.2 在Pd(IlO)表面CO分子的吸附1265.3 使用LST/QST工具搜索过渡态1365.4 计算BN的弹性常数1445.5 预测楮的热力学性质1505.6 计算铁磁性铁的声子谱1555.7 在Pd(Ilo)面上吸附Co后电荷密度的变化1595.8 模拟CeLPd(Ilo)体系的STM图163第6章DISCOVERjg1676.1 金属氧化物中的原子定型1676.2 聚合物与金属氧化物表面的相互作用1696.3 使用Discov

4、er计算振动模式1776.4 测量气体在聚合物中扩散系数181第7章DMOL3教程1907.1 在DMoI3中使用离域内部坐标对固体进行几何优化1907.2 使用LST/QST工具搜索过渡态1957.3 计算化学反应的自由能2017.4 使用DMoP的LST/QST和NEB工具探索化学反应的最低能量路径2067.5 用DMOl3计算能带结构和态密度213第8章FoRelTE教程2198.1 氢在鸨表面的物理吸附2198.2 尿素的几何优化2238.3 寻找分子在表面的低能结构2288.4 使用MaIeriaISSUldio编辑力场237第9章REFLEX教程2479.1 用粉末衍射图工作247

5、9.2 粉末衍射图的指标化2549.3 使用X-Cell指标化4-nilrophenyIhexylurethane2609.4 无机物的RieIVeld精修2669.5 有机物混合样品的定量相分析271第。章绪论0.1计算机材料设计的概念所谓材料设计，是指通过理论上地计算来设计新型材料，并预测新材料的成分、组织结构与性能，也可以认为是一种通过理论上的计算来设计具有特定性能材料的方法。由于涉及的计算量非常大，通常需要在计算机环境下进行，因此也可称为计算机材料设计。传统的材料研究方法属于典型的实验研究，研究对象为人们在生产、生活中以及特殊环境中使用的各种材料。研究方法一般是应用各种实验设备对材料的

6、化学成分、组织、结构、性能进行分析。因此，传统的材料研究不仅在实验过程中要消耗大量的实验材料和能源，同时需要大量的实验设备，其中许多实验设备是非常昂贵的，比如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STM)等，少则上百万元(人民币)，多则上千万元，这在很大程度上限制了材料研究的发展。此外，传统的材料研究方法由于研究对象的复杂性，使其具有很大的偶然性甚至是盲目性。近年来，随着固体物理、量子化学、统计力学、计算方法等相关学科的发展,以及计算机数据处理能力的空前提高，使计算机材料设计成为可能。其作用在材料研究中越来越重要，直至不可或缺。相比于传统的材料研究方法，计算机

7、材料设计可以实现材料的“零消耗”，这在资源日益紧缺的今天显得相当重要，可以使研究成本大大降低。同时，随着计算机运算速度的日益提高，利用计算机进行材料设计的周期越来越短，效率极大地增加。计算机材料设计是以严格的理论为基础的，因此在最大程度上消除了设计计算过程中的偶然性，使结果具有较高的可信度。0.2计算机材料设计的发展如前所述，计算机材料设计是以基础理论和计算机技术的发展为基础的，因此，其发展在很大程度上受到上述学科发展水平的限制。在20世纪50年代初期，前苏联便开展了有关合金设计以及无机化合物的计算机预测研究。20世纪70年代美国首次应用计算机设计方法开发了银基超合金。这一阶段可视为计算机材料

8、设计的初始阶段。到了20世纪80年代，计算机材料设计取得了重大进展。1985年，日本出版了新材料开发与材料设计一书，书中首次提出了“材料设计学”这一研究方向。1988年，日本科学技术厅组织功能性梯度材料的研究任务，提出将材料的设计、合成、评估这三者结合起来，按预定要求做出材料。1989年美国出版了90年代的材料科学与工程研究报告，对材料的计算机分析与模型化进行了充分的论述。该报告认为，随着现代基础理论与计算机技术的进步，材料科学与工程学科的性质也在发生变化。计算机分析与模型化的发展，将使材料科学研究从定性研究阶段逐渐进入定量研究阶段。在1990年和1992年，先后召开了以计算机辅助设计新材料开

9、发为主题的第一、第二届国际会议，同时诞生了与材料设计有关的国际性杂志，如英国物理学会的ModellingandSimulationinMaterialsScienceandEngineering,和荷兰的wComputationalMaterialsSciencew等。同时在日本的一些大学的材料系中开始设置与材料设计有关的课程。在美国，美国国家标准和试验研究院、麻省理工学院等研究院所和大学在材料设计方面作出了突出的贡献。与国外相比，我国在计算机材料设计方面相对落后，但对材料设计重要性的认识比较深刻，在“973计划”设立了专题研究方向，从2000年开始将材料设计作为重大基础研究项目，并且把材料计

10、算设计的研究正式列入了计划。在国内的许多单位，如清华大学、北京大学、北京科技大学、中科院化学研究所、中科院半导体研究所、钢铁研究总院等高校和研窕单位都先后设立了计算机材料设计研究方向，并招收硕士生和博士生。0.3计算机材料设计的途径计算机材料设计主要是应用计算机技术对经验规律进行归纳或者应用第一性原理进行计算（演绎），更一般的情况是将两相互结合，互为补充。概括起来，计算机材料设计的主要途径有以下几个：一、计算机材料设计的知识库与数据技术材料数据库一般应包括材料的性能及重要参数的相关数据、材料成分、材料处理工艺、试验条件、材料的应用与评价等方面的内容。材料知识库则应包括材料的成分、组织结构、加工

11、工艺与材料的性能之间的关系，以及材料工程与科学的有关理论。材料知识库的本质是计算机材料设计中的一系列数理模型，可用于定量计算或半定量描述。比较而言，材料数据库存储的是具体的数据，只能进行查询，不能进行推理或分析，而材料知识库存储的则是规则、规律等，通过数理模型的推理或运算，可以给出所需的性能数据，也可以进行成分或工艺的计算设计。利用数据库和知识库可以实现材料性能的预测或设计。二、计算机材料设计的专家系统计算机材料设计专家系统是指具有相当数量的材料方面的背景知识，并能运用这些知识解决材料设计中的相关问题的计算机程序。第1章快速启动教程1.1 创建项目（Creatingaproject）目的：介绍

12、MaterialsStUdio（MS）中ProjeCt（项H）概念模块：MaterialsVisualizer时间：先决条件：无介绍：为了尽可能容易的管理文档，在MS中使用项目的概念，在使用MS过程中，可以通过使用ProjectEXPlorer（项目浏览器）来查看和管理项目数据。MS系统允许你save（存储）、reload（载入）、share（共享）MS项目，并且可以向其他用户发送数据和结果，无论是以单独文档还是完整的项目都可以。本教程说明了怎么创建一个项目，在本章随后的其他教程中用到了所建立的项目。1 .启动MaterialSStudio从WindOWS启动”菜单中选择程序IAcceIrys

13、MateriaIsStudio4.01MateriaIsStudioo如果在桌面上有MaterialsStudio图标，也可以通过双击图标来启动MaterialsStudiOo在启动MaterialsStudio时，首先会出现一个所谓的欢迎界面（WelCOmetoMaterialsStudio）,必须创建一个新的项目或从对话框中载入一个已经存在的项目。注意：如果是第一次打开MateriaISStUdio,会看到一个叫做MateriaISStUdiO文件关联的对话框，如果出现这种情况，按照提示点击OK按钮即可。2 .创建项目在欢迎界面对话框上选择创建一个新的项目，然后点击0K。然后会出现新建项目

14、对话框,选择要存储文件的位置并且键入myquickstart作为文件名，然后点击0K。现在就开始了MateriaISStUdiO的学习，使用的项目叫做myquickstart,此时的项目管理器如图所示：图11显示myquickstart项目的项目管理器现在已经建立了一个新的MaterialsStudio项目。3 .恢复默认的项目设置在默认情况下，每一个新建的项目都使用在模板项目中定义的设置，模板项目由MaterialsStudio自动建立，如XAccelrysXMaterialsStudio4.0TemplatesXNormaLstp0对于本教程，应该确保myquickstan项目的设置为默认

15、设置。从菜单栏中选择TOOlSISettingsOrganizer,显示SettingsOrganizer对话框。SettingsOrganizer对话框允许定义模板项目，它包括MaterialsStudio模块和MaterialsVisualizer中不同工具的默认设置。也可以使用SettingsOrganiZer对话框将外部项目的设置应用到当前的项目，或者将当前项目中任何设置恢复到Accelrys的默认设置。在SettingsOrganizer对话框中，点击树型浏览顶部的MateriaIsStudio图标,会选中当前项目窗口中所有模块和Visualizer工具的所有设置。点击Reset按钮

16、。所选择的MaterialsStudio模块和Visualizer工具的所有默认设置都恢复到Accelrys的默认值。1.2 打开、浏览3D文档目的：介绍MaterialsStudio中documents(文档)概念模块：MaterialsVisualizer时间：先决条件：创建项目介绍：MaterialsStudio使用了各种不同的文档类型，包括：3DAtomistic3DMesoscaletext、chart、HTML、studytablegrid、scriptfforcefield文档等。在本教程中，主要使用3DAtomistic文档类型。文档在在项目中进行管理，将一般的工作流记录为文档

17、，文档可以被创建与存储。1 .调整显示风格(dispIaystyles)MaterialsVisualizer使用一组方便的工具使我能够在3D视图中打开文档，并且调整结构的图形显示风格。在菜单栏中选择FiIe|Import.,显示输入文档对话框。注意：输入文档对话框也可以通过点击标准工具栏中的输入按钮画来打开。在输入文档对话框中定位并选择EXamPleSDocuments3DModeI/TON.msi文件，然后点击Importo会打开一个含有常规沸石(ZeoIite)Theta-I元胞3D视图的窗口，在项目管理器(PrOjeetExplorer),一个叫做TON.xsd的文档做为myquick

18、start项目的一部分被显示出来。需要注意的是文件的扩展名由.msi变成了.xsd,这是一种本地3D结构文件格式。在3D视图中单击鼠标右键会显示出快捷菜单,在快捷菜单的命令中选择显示风格（DiSPlaystyIe）orf+xarcarfv向DispteyStyle近DlspyOptions3LighngLabel臬LatticeParameters图1-2快捷菜单出现DiSPlaystyles对话框。在Atom选项卡中，试着点击Displaystyle部分的每一个选项，依次使用Line、Stick、BaIIandstick%CPK和POlyhedrOn显示风格，观察结构的变化。完成之后，回到C

19、PK显示风格。现在切换到Displaystyles对话框的LattiCe（点阵）选项卡。Lattice选项卡包括控制周期点阵显示风格的内容。在LattiCe选项卡中的LattiCe部分，试着依次选择NOne、Dashedline、Line和StiCk,注意他们在3D视图中对点阵显示的影响。现在确保点阵显示风格为Lineo在显示风格对话框上可以获得的选项卡取决于当前活动文档中的项目类型。在3D视图中再次右击，在快捷菜单中选择Lighting。这会打开Lighting对话框，在对话框的左侧有一个含有一个球体的预览盒，在球的表面有一个箭头，可以通过它控制改变设置，直到三个光源。在球的上方移动鼠标，直

20、到光标变成手形，单击并拖动鼠标以改变入射光的方向，就象箭头指示的那样。在TON.xsd3D视图中的灯光会随着你箭头的移动做相应的变化。关闭LiglTting对话框，在显示风格对话框的Atom选项卡上点击BalIandStiCk选项，将显示风格设置成Ballandstick,关闭显示风格对话框。2 .改变3D结构视图3D结构视图可能通过使用3DViewer工具栏上的按钮用不同的方法进行操作。工咛q-一图1-33D视图工具栏在3D视图中，通过选择工具栏上的rotation（旋转）、ZOOm（缩放）和translation平衡）模式，可以对结构执行简单的操作。点击其中的任何一个按钮然后在3D视图中单

21、击并拖动鼠标都会在视图中引起相应变化。回3DViewerRotationMode：旋转视图。q3DViewerZoomMode：缩放视图，向右、向上拖动鼠标放大视图，向左、向下拖动鼠标缩小视图。3DViewerTranslationMode：将结构移动到显示器平面的不同点上。通过鼠标和键盘的结合可以在任何模式下实现rotationzoom和translationo右键也可以使用，在任何模式下都进行旋转操作，三键鼠标的中间键可以进行缩放操作。鼠标和键盘操作的完整列表可以参见“鼠标和键盘动作”教程。试着使用下列工具改变结构在3D视图中的位置：3DViewerResetView：将视图复位到原始的位

22、置和方向。I寺3DViewerRecenter：将选择的原子或整个结构置于视力的中心。同3DViewerFittoView：以当前窗口尺寸为基准，为结构选择合适的尺寸。3 .选择不同类型的对象这种选择模式可以在3D视图中选择对象。在3D视图工具栏上，选择3DViewerSelectionMode按钮回，然后在ToN结构中通过单击选择一个单一的原子。原子变成了黄色表明它已经被选择了。试着在一个键上单击。键变成了黄色表明它已经被选择了。试着按下鼠标左键并且在结构区域拖出一个对角区。这会画出一个选择框，并且将选定框中的任何对象。试着在TON结构上双击任何一个原子或任何一个键。这会选择整个结构。在3D

23、视图中单击或双击鼠标会取消选择任何对象，然后关闭3D视图，当提示将文档存储为项目的一部分时，单击Yes。1.3 绘制苯甲酰胺(benzamide)分子目的：介绍MaterialsVisualizer中可用的绘图工具模块：MaterialsVisualizer时间：先决条件：创建项目介绍：在日常基础工作中，化学家必须处理大量的微小分子和化学中间体。在任何一个分子建模环境中，能够容易的建立这些分子模型是非常重要。苯甲酰胺是应用MaterialsStUdio能够建模并研究的小分子的典型实例。我们在前面建立的myquickstart项目中执行本教程。图14是将要建立的苯甲酰胺的结构：1 .建立*3DA

24、tomistic文档从菜单栏中选择FiIelNeW.,显示新建文档对话框，选择3DAtomistic,然后单击OKo这会打开一个新的3D视图，在项目管理器会出现一个相应的叫做3DAtomistic.xsd的项。图1一4苯甲酰胺在项目管理器中3DAtomistic,xsd项的上面右击，从快捷菜单中选择Rename,输入my_benzamide然后按回车键，现在从菜单栏中选择FiIeSave或者在标准工具栏中点击保存按钮匾现在已经在myquickstart项目中新立了一个叫做my_benzamide.xsd的3DAtomistic文档。2 .改变baIIandStiCk默认显示风格如果还没有用ba

25、IIandstick作为默认的显示风格，或者需要确认一下，从菜单栏中选择MOdify|DefaultAtomStyle0这将会打开默认原子类型对话框。在对话框的左边选择BallandStiCk选项，关闭对话框。MaterialsStUdiO的多功能的绘图工具允许在任何显示风格中绘图，在本实例中使用ballandstick做为默认的显示风格。3 .绘制苯环(ring)和原子链在Sketch工具栏中单击绘制苯环(SketChRing)按钮图，然后移动鼠标到3D视图中。现在鼠标看起来象一个铅笔，表明处于绘图模式中。挨着光标的数字表明要画的环的尺寸。可以通过按从3到8的任意数字键来改变环的尺寸。检查光

26、标旁边的数字为6,在3D视图中点击鼠标左键。具有6个碳(CarbOn)原子的苯环被画了出来，注意如果按住ALT键的同时按下鼠标左键会画出具有共振键的芳香环。在Sketch工具栏上单击SketchAtom按钮团。而在选择了通用的原子绘制工具，它可以绘制任何元素，默认情况下绘制的是碳原子，下面为苯环附上两个碳的侧链。在苯环的碳原子上移动鼠标，直到碳原子高亮显示成蓝色，单击左键，选定这个碳原子，移动光标再次左击绘制一个碳原子，然后再次移动光标并且双击鼠标，结束将两个碳的链附加到苯环上。另一个结束链的方法是在单击绘制最后一个碳原子之后，按ESC键。注意在新绘制的原子之间的键会被自动的添加。4 .绘制氧

27、（OXygen）在Sketeh工具栏上，单击与SketChAtom按钮反相关联的选择箭头回耳显示出可以进行绘制的元素的列表，选择氧。在侧链上第一个碳原子的上方移动鼠标，当它高亮显示成蓝色时，左击选定碳原子，将鼠标从这点移走并且双击绘制一个氧原子同时结束链。在3DVieWer工具栏上单击3DViewerSeIectionMode按钮回（如果3DViewer工具栏没有显示出来，从菜单栏选择ViewToolbars并且选择3DViewer）。现在处于选择模式。5 .编辑元素类型单击侧链末端的碳原子选择它，如果选择正确，它会高亮显示成黄色。在Sketch工具伴上单击与ModifyElement按钮厘三

28、相联系的箭头，显示元素列表，选择氮（NitrOgen）。碳原子变成了氮原子，取消选择，在3D视图中可以看到，碳原子已经变成了氮原子。6 .编辑键类型在3D视图中，通过单击C原子与。原子连接键中心可以选择键，当键被选择后，会高亮显示成黄色。按住Shift键，单击碳环中的间隔的三个键。现在应该选择四个键：三个C-C键和一个C-O键。在Sketch工具栏上，单击与ModifyBondType按钮相联系的箭头区F,从下拉列表中选择双键。所有四个选择的键变成了双键。7 .加氢和清理现在可以给结构自动添加氢原子，而不需要单独绘制。在SketCh工具栏上单击AdjUStHydrOgen按钮画j,为结构添加适

29、当数目的氢原子。通过单击Sketch工具栏上的Clean按钮匣来整理结构。这将修改结构的几何学，以使键长、键角和转矩在化学上更合理。8 .Kekule（凯库勒）向共振键的转换MaterialsStudio的键计算工具可以很容易的实现键合图从Kekule到共振键的转换。从菜单栏上选择BUiIdIBonds0这将打开键计算对话框。在BondingSehenle（键合形式）选项卡的OPtiOnS区域，确保Convertrepresentationto检查框被勾选，然后单击右侧的选项箭头（默认值为Kekule）,从下拉列表中选择Resonant,单击对话框底部的Calculate按钮。苯环中键现在显示

30、为共振键，然而在本例中要保持Kekuld键合形式。从菜单中选择EditIUndoCalculateBondS或者点击标准工具栏中的UndO按钮囹。键的计算被恢复了，苯环中的键合回复到Kekuld形式。注意：可以通过单击与Undo按钮相关联的选项箭头上H来执行多步的恢复操作。9 .监测和调整距离在MaterialsStudio中，可以使用Sketch工具栏中的MeasureZChange工具对任何结构中的距离、角度和转距进行监测和调整。卦lR曲IanCeQAngIe求Iorsion图15MeasureZChange工具单击与MeasureZChange按钮画3相关联的选项箭头，从下拉列表中选择D

31、istance,然后，在0原子上方移动光标直到它高亮显示为蓝色，点击鼠标左键。在与0原子键合的0原子上重复这一动作。出现了一个距离监测器，这里的距离是用&(angstrom)来表示的。使光标仍然在3D视图中，但是远离分子，左击并且向上拖动鼠标以增加C-O键的长度，然后点击CIean按钮囹距离监视器显示的数值改变了，这反映了键长的增加，执行Clean过程之后，数值乂减小到原来的值。最后在3D视图工具栏上点击3DViewerRotationMode按钮回，点击并拖动以旋转模型并且在不同角度进行观察。注意：当距离监视器变成非活跃时它的颜色由红色变成绿色。现在可以使用属性浏览器所建立的模型的信息。在菜

32、单栏上选择VieW|ExplorersPropertiesExplorer0这会打开属性浏览器，它自动的定位于MaterialSSmdio窗口的左侧，也可以通过点击浏览器的标题栏并拖动把它或者其它的浏览器放放置在窗口的任何地方，如果放置在窗口的底部，它又会自动定位。单击属性浏览器中与Filter列表框相关联的选项箭头，从下拉列表中选择Molecule,在下方将显示出分子属性的列表，如图16。Center矢量的值将会有所不同，取决3D视图中开始建立分子的位置。可以通过点击并拖动两栏之间的分隔线来改变Property和Value两列的宽度。现在通过用鼠标在苯甲酰胺分子中点击一个原子来选择原子。原子

33、高亮显示成黄色，表明它被选定了。注意：属性浏览器是对选择的对象敏感的，它会自动显示所选择对象的属性。现在通过单击在苯甲酰胺分子选择任意一个单键。当选择正确时，键高亮显示成黄色，先前选择的原子现在被取消选择。属性浏览器现在显示的是所选择的键的属性。可能通过属性浏览器直接编辑结构的一些属性。图1一6具有苯甲酰胺属性值的属性管理器在属性浏览器中双击BondTypeo将会显示出编辑键类型的对话框。单击与列表框相关联的选项箭头会显示出不同键类型的列表，选择Double,然后点击OKo可以看到单键变成了双键。点击Undo按钮回使键恢复成单键。关闭my_benzamide.xsd3D视图，当提示保存文档时，

34、点击Yes。1.4 用学习表文档进行浏览和工作目的：介绍MaterialsStudio中学习表(StUdytable)的概念模块：MaterialsVisualizer时间：先决条件：创建项目介绍：在MaterialsStudio中，学习表是工作流的一个重要部分。这些文档(.std文件)被显示为电子数据表、数学表达式值的集合以及具有化学常识的数据控制。学习表的单元格可以包含数字字符串、3D结构或者图表。本教程将展示如何打开学习表、输入分子结构、计算所输入分子结构的一些基本性能。注意：为了完成本教程，需要一个QSAR许可证。1 .打开一个新的学习表文档从菜单栏中选择FiIe|New.,当新建文档

35、对话框出现时，选择studytable然后点击OKo注意：还有几种新建学习表文档的方法，例如：点击标准工具栏上的新建按钮Icll城与它相关联的选项箭头，从新建文档对话框中或者在下拉菜单中选择学习表文档；在项目浏览器中项目名上右击，在快捷菜单中选择NeWlSUIdyTab怕。新建的学习表文档以电子表格的形式显示在学习表观察器中。下面打描述怎样向学习表中插入分子。2 .向学习表中插入分子结构使studytable文档成为活动文档，从菜单栏选择EditInsertFrom.或者在标准工具上点击InsertFromFiIe按钮回将会显示插入到活动文档对话框。现在从有机分子库中向学习表中插入分子。双击S

36、trUCtUreS目录，然后再双击OrganiCS目录，按下并拖动鼠标拉出一个方框包括该目录下所有的msi文件，然后点击Inserto10个分子被插入到学习表中。3 .在学习表中浏览结构表中A列显示的是分子的名子和3DAtomistic文档的图标，要想浏览分子的结构，只需要在合适的单元格上双击鼠标即可。在包含135benz的单元格上双击鼠标。一个包括L3,5-trimethylbenzene(三甲苯)的详细视图显示出来。可以对这个结构进行通常的操作，比如：编辑、缩放、平移和旋转等。下面把苯环上的一个H原子变成甲基。在苯环单击三个H原子中的一个选定它，在Sketch工具栏上单击与ModifyEI

37、ement按钮相关联的选项箭头匣出现一个元素列表，选择C。现在H原子变成了C原子。点击AdjustHydrogen按钮同，在新增加的C原子上添加三个H原子。点击CommitEditToStudyTable按钮国，现在关闭本窗口。4 .学习表所支持的其它结构类型学习表还支持3D周期系统，例如晶体或者非晶态胞状结构以及图表文档。3DAtomistic轨迹(trajectory)文档(.xtd)也可以被插入，轨迹文件的每一个框架被放置在学习表的行中。这些结构可以向前述那样插入，也可以从项目管理器中插入。注意：学习表文档类型不支持介观(MeSOSCaIe)尺度结构。5 .计算基本描述符学习表的一部分视

38、图如图17所示。注意：在学习表最上面一行的单元格中，包含有列的选项卡，如A、B等，被称为“列标题”；第二行的单元格中，包含有列内容的描述，如StrUCtUres,被称为“列描述”。当计算复杂结构的属性时，学习表的价值会明确显示出来。在studytable中单击列A的列标题。整个列变成了蓝色，表明被选择了。注意：在任何时候都可以通过按ESC键来取消选择。在QSARModels工具栏上点击Models按钮厨L会显示Models对话框。从OUtPUt列选择EIenlentcount,按住CTRL键，选择AtOnIcount,然后点击RUno注意：EIementCoUnt默认的行为的计算C原子的数目，

39、然而可以使用Models模型对话框上的EditModel工具画来改变这些。!StudyTdble.StdABCStructuresg135benz6benzenebutaneC60ethane Ksh1j /methaneHI图1-7包含有结构的Studytable文档现在等待任务结束，只需要几秒钟。当计算结束时会出现任务完成信息，计算的结果列在B列和C列中。点击OK关闭任务完成对话框，关闭ModeIs对话框。6 .StudyTabIeViewer选项现在StudyTableViewer工具栏上的几个工具变得可用了。选择包含有原子数目数据的B歹J,点击StUdyTabIeViewer工具栏上F

40、iIterSeIection按钮Wo这将建立一个包括学习表中相同部分的第二个数据表，其它的列被从视图中去掉了。这个选项在涉及大量数据集的时候是非常有用的。现在从新表中移除过滤。单击与FilterSelection按钮建相关联的选项箭头，从下拉列表中选择ShowAlIo现在所有的列都被显示出来。注意：相似的过滤也可以对行执行。选择包含有原子数目数据的B列，点击SOrtASCending（升序）按钮国|。数据现在按原子数增加的顺序排列。仍然选择B列，点击StudyTableViewer工具栏上的QuickPlOt（快速绘制）按钮师。生成了一个包含原子数与列数对关系图的图表文件。返回到StUdyta

41、ble,选择空列D。点击定义函数按钮回。在EXPreSSiOn文本框中输入C/B,在Name文本框中输入Ratio,在Description文本框中输入Fractionofcarbon,点击OK。在每个分子中碳原子的分数被计算出来并被列在D列中。选择WindOW|CloseAlI关闭所有的窗口，当出现提示时，点击Yes。1.5 研究分子晶体：尿素目的：介绍MaterialsVisuaIizer中可用的建立晶体的工具模块：MaterialsVisualizer时间：先决条件：创建项目介绍：药品、化肥、天然色素、染料、特殊化学品、炸药等在生产过程中的某些阶段都是晶体材料。对这些结构进行建模可以扩展

42、我们对它们的理解，最终帮助我们控制它们的属性，如溶解度、保质期、形态学、生物利用率、颜色、震动敏感性、蒸汽压和密度等。在本教程中使用的尿素，是分子晶体材料中的一个简单例子。1 .打开一个分子晶体文档从菜单栏中选择FiIe|Import.o在输入文档对话框中定位并选择ExampIesDocuments3DModel/urea.msi,然后点击Importo一个包含尿素晶体相晶胞3D视图的窗口显示出来，在项目管理器中显示出一个叫做Urea.xsd的文档。注意文件扩展名从.msi变成了.xsd。2 .计算氢键从菜单栏选择BUiId|HydrogenBondso这将打开氢键计算对话框，注意可以使用许多

43、不同的方案和键的几何参数来计算氢键，或者创建并保存你自己的方案。对本例选择默认值并且点击Calculateo在晶胞中氢键以蓝色虚线显示出来。注意:氢键计算也可以通过点击AtOms&BOndS菜单栏上的CaICUlateHydrogenBonds按钮I4来执行。关闭氢键计算对话框。3 .调整晶胞的显示范围右击3D视图，在快捷菜单中选择DiSPIayStyleo显示风格对话框被打开。在显示风格对话框上选择Lattice选项卡以改变晶格显示风格的选项。在DisplayStyle部分改变A行的最大值为2.0,对行B和行C进行相同的处理。Displaystyle控制给出了显示用户定义晶胞范围和数目的选项

44、，包括输入晶胞长度的能力。现在有了一个包括2x2x2个晶胞的尿素的点阵格子，更加清晰地显示出了氢键的键合形式。4 .改变格子的显示风格在LattiCe部分，选择NOne,然后关闭显示风格对话框。5 .显示结构的氢键旋转视图研究氢键网络，为了有助于清晰地观察氢键，在3DViewer视图工具栏上单击ReSetVieW按钮固。使用上、下、左、右箭头可以使模型以45的增量旋转。关闭urea,xsd文档，出现提示时点击Yes按钮。1.6 建立-quartz晶体目的：介绍MaterialSViSUaIiZer中可用的建立晶体的工具模块：MaterialsVisualizer时间：先决条件：创建项目介绍：无

45、机晶体材料的建模是非常重要的领域，尤其是关于应用方面，例如非均匀催化剂的设计，如沸石催化剂或者在石油天然气勘探中矿物样品的分析。本教程展示了怎样建立-quartz晶体，为了实现这个目的，介绍了一些MateriaISStUdiO的晶体建模工具。1 .建立-quartz晶体从菜单栏选择FiIe|New.,在新建文档对话框中选择3DAtOmiStiC,点击0K。这将打开一个3D视图，相应的一个叫做BDAtomistic.XSd的项在项目管理器中显示出来。在项目管理器中右击3DAtomistic.xsd,从快捷菜单中选择Rename,输入my_quartz_alpha按回车键。现在从菜单栏上选择FiI

46、elSave,或者在标准工具栏上点击Save按钮而。现在己经在myquickstart项目中建立了一个叫做my_quartz_alpha.xsd的3DAtomistic文档。从菜单栏中选择Build|CrystaIsBuildCrystaI.,打开BuildCrystaI对话框。打开SpaceGroup（空间群）选项卡,点击Entergroup文本框,输入p3221,按TAB键。也可以滚动Entergroup的下拉列表并从中选择需要地群号以代替用手输入spacegroupO在LatticeParameters选项卡上,在相应的文本框中输入a和C点阵参数值：a=4.910A,c=5.402A注意

47、：一旦在SPaCeGroUP选项卡上输入了SPaCegroUP的信息，b、a、B和Y点阵参数就根据p3221空间群的对称性被自动地设置了。点击BUiId按钮。在3D视图中，一个具有设定的点阵参数的空的晶胞显示出来。2 .添加Si和0原子现在将要加入Si和0原子。因为系统的对称性已经被定义了，所以只需要添加一个Si和一个0原子即可，对称性拷贝会将在整个晶胞内产生。从菜单栏中选择BlIildIAddAtoms0这将打开AddAtOmS对话框。注意也可以从AtomSandBOndS工具栏上点击AddAtoms按钮叵!来访问该对话框。选择OPtiOnS选项卡，确保TeStforbondsasatomsareCreated复选框