高分子方向同学看过来，轻松掌握用Blends筛选分子可混溶体系

Materials Studio中的Blends模块可用于预测溶剂-溶剂、溶剂-聚合物体系、聚合物体系-聚合物体系之间的可混合性，并且能够给出这些体系在混合过程中的稳定性评估。

（Blends模块计算任务包含混合Mixing【预测mixing energy/interaction energy/chi parameters】、结合能Binding Energy【只计算binding energy】和配位数Coordination numbers【计算成对分子的配位数】三种。计算精度从Coarse、Medium、Fine至Ultra-fine。作为输入的是分子结构。）

（此处以Setup中Task为Mixing为例，“more”选项卡中，依次可以进行设置：能量取样数目Energy samples、能量选择宽度Energy bin width、计算配位数团簇的取样数目Cluster samples、构建团簇的迭代次数Iterations per cluster、头尾原子是否相连Head and tail atoms are non-contact、输出最低能量结构Return lowest energy frames、输出最低能量的结构个数Numers of frames以及参考温度Reference temperature）

当前Blends模块可用于研究相图、相互作用参数、混合能、混合自由能、能量分布和根据能量排序结合构型。

其中涉及的原理体现在Flory-Huggins model：

该公式里：

其中，前两项始终为负，表示结合熵，使得整个体系趋于混合；最后一项表示自由作用的自由能，使得体系趋于分散。混合-分散这两个趋向之间的相互竞争促使不同的相图产生。

计算结合能和配位数后，可直接得到相互作用参数：

预测Flory-Huggins chi参数与温度的关系以及两个混合物的相图。具体的操作流程如下：

以有机分子（聚）氧乙烯polyoxyenthylene分别和聚（丙烯）propylene、acrylic_acid的相容性为操作实例。

1）分别导入或手动建模相关分子体系，并用Forcite对各个单体进行构型优化，力场和电荷的设置参考如下，并使用优化后的构型作后续计算。

2）在Blends模块下进行参数设置后计算

其中，需要为不同分子分配Base和screen的角色，并且第二个及之后的分子输入时会自动分配给“Screen”，在本例中相当于得到的是polyoxyenthylene -propylene，polyoxyenthylene-acrylic_acid两种混合物的相互作用，即实现一对多的筛选。

但实际上，Role的下拉菜单有三个选项：Base+Screen，Base和Screen。如果需要计算所有可能组合的混合作用，可对每个分子的role设为“Base+Screen”。

计算后在Project explorer出现输入输出文件：

3)对计算结果进行分析

我们对*.std中的计算结果进行说明和分析：

其中C列包含Base-Base、Base-Screen和Screen-Screen的相互作用能：

如果两个结构的结合能Base-Base（E_bb）、Base-Screen（E_bs）和Screen-Screen（E_ss）具有接近的曲线分布，意味着这两个结构是可混溶的。如上图所示，polyoxyenthylene -propylene不混溶，polyoxyenthylene-acrylic_acid可混溶。

其中D列为预测的chi参数：

其中E列为混合能：

chi参数越接近0以及Emix越接近0，代表越容易混溶。同样我们可以得出polyoxyenthylene -propylene不混溶，polyoxyenthylene-acrylic_acid可混溶。

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