查看原文
其他

【计算教程005期】MS建模教程第一期——简单分子搭建与聚合物建模

前面几期推送了用CASTEP做简单计算的教程,然后发现还有的同学在MS建模这一步卡住不能自拔。今天再往基础下面探一步,一起来学习一下如何建模。我们也是有底线的,不能再往更下面了。

本周的是普通非周期体系的建模教程,接下来还会有更详细点的周期性结构搭建教程,再往后看看异质结能不能也写一个。

本教程将向大家展示一个丁苯橡胶的改版分子如何构建。其中涉及到如何构建简单分子以及如何构建聚合物结构。

本期教程不是MS官方自带的教程翻译版,我自己写的,所以难免有些地方会写的随心所欲一些,还请谅解。

本教程适合的读者是

想用MS相关模块做量化计算的同学(个人极度不推荐量化用MS的模块去做)

研究高分子的同学(无论是动力学模拟还是仅仅是摆个图出来)

阅读难度:没有难度

基础知识:不需要基础知识



如果你是MS老手,可以略过前面啰嗦的搭建简单分子的步骤直接看下面聚合物构建的那块内容。

今天的教程内容会在以后的其他教程中有所使用。




今天要搭建的分子是


观察结构可知,是由以下两个单体聚合而成。


聚合物拆成单体,我把中学化学书搬出来仔细研读才确定自己有没有拆错。


但是,真正再MS中构建聚合物的时候用的可不是上面的单体,而是要画成下面的这种。待会儿讲解具体聚合步骤时候,大家会明白为何这么操作。



打开MS,新建一个project,然后命名为1223。然后在那上面右击-New-3D Atomistic Document,并命名为Monomer1。同样的步骤,再建一个Monomer2。



先打开Monomer1,然后点击工具栏中的铅笔工具从图标我们很明显能知道是用来做什么的。此时你将鼠标移动到绘图窗口中,鼠标指针会变成铅笔模样。


此时在窗口中左键单击一下然后再挪动鼠标就会出现一个灰色和黄色组成的线。其实灰色线那个部分就是你已经画好的一个C原子,黄色部分就是程序等待你再次单击绘制的第二个C原子,如果左键单击会画下第二个C原子。此时如果右击鼠标就结束绘图,只保留了一个C原子。大家自己先感受一下,先把C链画好。可能默认的线式会影响大家看图,可以在空白区域(空黑区域)右击选择Display Style将显示模式改成Ball and Stick球棍模型。



做好C链后,把相应的化学键改成需要的样子


此时点击界面上的箭头标志进入选择模式


然后回到窗口中,点击中间的那个C-C键的单键。



此时上面的改键工具被激活了


将中间的键改成双键。


此时再笨的程序也知道哪里需要加个H了,然后鼠标在空白处点击一下,可以看到键被取消选择了。此时加H工具被激活了,点一下就会出现下面的情况




当然你也可以自己用铅笔工具加H,具体做法就是把铅笔工具旁边的元素符号改成H,然后到绘图窗口中先点一下需要加H的C原子然后到需要摆放H的位置单击一下,就可以画好一个H。此处你会发现并没有像画C链一样 需要你手动终止掉绘图,而是画了一个H之后就结束了,是因为MS自己也知道H就是终结了,后面不会再连上什么键了。


甭管怎么画完的,反正贼丑就是了。此时点一下上面的clean按钮,就可以生成一个中规中矩的结构了。现在把活做好一点,可以减少后期用聚合物做实际计算时候的工作量。


有会用Gaussian的同学完全可以计算好单体结构然后将模型导入到MS中进行聚合物生成。



至此,Monomer1建模完毕。


开始Monomer2建模,这里按照Monomer1的建模要领自己操作就好,唯一要提醒的是,在自动加H之前,把苯环改成凯库勒式,然后再加H


接下来式进行聚合物实际构建的过程。


先点击进入选择模式,然后Build-Build Polymers-RepeatUnit



先在Monomer1上作为聚合物重复单元位置的原子上点击一下,原子会变成黄色,然后点击Head Atom,然后再点击尾原子,再点击Tail Atom



然后就变成下面的模样,蓝色圈住的式首部,红色(紫色?)圈住的是尾部。Monomer2同样操作方法。



下面是指定重复单元。Build-Build polymers-RandomCopolymer



跳出Random Copolymer窗口后,如下图所示方法把两个单体分别选上


构建聚合物控制生长有两种做法一种是Probabilities,另一种是Reactivity Ratios。这里演示Probabilities方法。


Probabilities选项卡允许定义和修改概率。概率以矩阵形式显示。行标题表示哪个重复单元位于链的增长末端,下一个要添加的重复单元由列标题表示。重复单元在Polymerize选项卡上指定。概率必须在一行中总计为1.0。如果你晕了,直接看下面的实际例子


这样设置的意思是Monomer1有25%概率结合在一个Monomer1的后面,有75%概率结合在Monomer2后面。第二行的定义同理理解一下。好好感受一下,谁会多出来。


此时注意一下,特别长的链你可以把命运交给概率论,比较短的链比如本例建立的100聚合度的链,那就需要Random Copolymer窗口中Polymerize选项卡上Force concentrations一下了。


做完这些 点击build就可以看到自己做出的聚合物了

如果还晕,大家可以把概率矩阵改成

(0.1  0.9)

(0.1  0.9)

然后再建一次看看

如果改成下面这样呢

(0.9  0.1)

(0.9  0.1)

你每生成一个新的聚合物都会被自动保存到project中,你需要及时改成日后方便你辨认的名字。




=END=



你 “在看” 我嘛  

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存