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【计算教程010期】 MS一维和0维建模教程

盟主 科学指南针一模拟计算联盟 2022-07-09

首先说2点:

1) 复杂异质结建模拖更一下,需要弄的东西有点多;

2)1维和0维建模个人觉得MS做的不够好用,实在不明白的可以用Nanotube Modeler做碳管材料,用GaussView做球形团簇。


本次尝试做视频教程,大家给点建议。对于纯考验操作没啥需要理解的操作直接做教程行不行?



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首先是一维的碳纳米管

如果使用MS

则:老规矩先建立名为0114的project



对,就是这么简单,MS给了专门的工具用来构建纳米管。


按照下面设置就可以构建出碳管周期性的材料



当然,你可以试试把Periodic nanotube前面的勾去掉,那样建立的就是一个简单的碳环,试试就知道。


你会好奇这里的N和M是啥。有兴趣的同学可以去看看官方教程,在安装目录中的如下路径/share/doc/MaterialsStudio.htm#core/builders/tskswnt.htm



MS中是通过将石墨烯片卷成圆柱体来形成纳米管的。

通过定义螺旋向量 Ch (chiral vector)的N和M,可以表征其结构:

 Ch =N*a1 + M*a2

向量a1和a2是石墨烯片的晶格向量。不明白的同学看上图。


其实就是把Ch这个向量围出的OBB'A石墨烯片卷成一个纳米管。

共有三种基本类型的纳米管,以管端石墨烯的形状命名:“armchair”,其中N = M;“zig-zag”,其中M= 0,N等于啥随意;“chiral”,M和N随便为啥,只要程序允许,(1,1)这样的奇葩组合你都能做出来。


尽管不是必需的,但是常规上是将纳米管定义为N>M。结果可以表明,手性角很大程度上受M指数的值控制(当M = 0时,手性角为零)。两个指数均以相同的方式影响纳米管的直径。鉴于N> M条件,自然可以将N指数视为决定纳米管整体尺寸的参数。

 

大家尝试(4,2)(2,1)(4,4)(4,0)这些组合然后观察一下是什么样子。就算不明白是个啥,对着上图也大概心里有个数了。对于碳管搭建参数问题文献以下的247页讲的比较好,可以看看,我们在本期的附件资料中也给了

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0370157303004356?via%3Dihub

 

此处我们用(4,2)建立了纳米管



然后要进行的是扩胞,可以看出来纳米管的延伸方向是0C。


点击菜单上的Build-Symmetry-SuperCell


多壁碳纳米管


这个就不说了,看着对话框应该就能理解了。

 

Nanotube Modeler用起来很简单(简单到软件都好几年没有更新手册)。

http://www.jcrystal.com/products/wincnt/



比较都叫这个名字了,所以可以构建的材料类型还是很多的,花样有点多。



2018年国庆时候官方把软件改成免费的了,我感动哭了,你们呢?

 


下面来聊聊纳米线的建模,只是提供一个建模思路,具体的建模还要参考自己实际的纳米线为何物,末端是否需要封H之类的。

这里我直接放视频吧,演示的是BN纳米线的构建


演示过程有以下几个步骤

1)导入BN结构(在\share\Structures\ceramics文件夹中)

2)0A和0B方向扩胞到足够你抽出纳米线截面积的面积。

3)用Atom Selection工具选择多余的原子,然后删除。(键盘上delete键)

4)沿着0C方向扩胞成线

 

然后聊聊量子点的搭建,具体也是见视频,仅仅是提供给一个思路,看看球是怎么搓出来的。


有的人研究碳点用的是石墨烯片,有的人用的是球,这里我就搭建球了。尺寸不满意可以自己修改,跟着我的步骤肯定能搓出来。

1)导入金刚石结构(在\share\Structures\ceramics文件夹中)

2)沿着0A 0B 0C方向扩胞(扩到够用的大小)

3)用Atom Selection工具选择多余的原子,然后删除。

 

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