本文为杨站长技术团队制作的《Materials Studio入门手册》第30篇，共约100篇。本教程旨在从零开始带大家入门MS软件，文末可下载更多学习资料。紧跟杨站长，学会计算，拿下顶刊！杨老师B站链接：https://space.bilibili.com/669166168关于MS软件、答疑等，可加入QQ交流群提问：915466022MS入门手册（20）：Materials Studio表面建模之吸附位置的精确控制
MS入门手册（21）：Materials Studio表面建模之分子位置的精确控制
MS入门手册（22）：简单界面模型的建立
MS入门手册（23）：Materials Studio建模 — 界面模型中原子的固定
MS入门手册（24）：Materials Studio建模 — 晶格失配度较大的界面：超胞模型
MS入门手册（25）：Materials Studio建模 — 晶格失配度较大的界面：根号模型
MS入门手册（26）：Materials Studio建模 — 六方晶系晶体界面
MS入门手册（27）：Materials Studio建模界面模型的原子堆叠问题
MS入门手册（28）：Materials Studio建模 — 孪晶界面的建立
大家好，我们继续上次的纳米结构之旅。上次的课程中我们对于零维纳米材料，特别是纳米团簇模型的建立进行了讲解，不知道大家有没有很好的掌握，又有些什么疑问呢？有小伙伴问到之前没有使用过的一些功能和选项，这里稍作解答。Vacancy concentration表示空位浓度，当我们设置为0.1时可以明显看到出现的空位，浓度为0.1。Cap broken bonds表示的是表面悬挂键的处理，比如对于下面的碳团簇，可以用H对表面的悬挂键进行饱和。团簇中也可以直接进行原子的取代，在Substitution选项卡中，选择取代分布Distribution，有沿某一特定晶轴（仅对于某些形状有该选项）以及沿所有方向（径向）两种分布函数。接下来可以选择函数形式和取代比例，下图所示即为沿径向分布，从中心开始以P原子取代C原子，取代比例从0%到50%以线性函数形式递增，得到的碳纳米团簇，比起自己建立取代模型看起来要方便很多了。对纳米团簇进行了进一步说明之后，接下来我们对于一维纳米结构进行介绍。一维纳米结构，即在一个维度方向上具有较大尺度，而另外两个维度上处于纳米尺度范围内的材料，包括空心的纳米管（单壁、多壁、碳管束）、实心的纳米线、纳米棒/纳米针、具有长方形截面条带状的纳米带、纳米带缠绕形成的纳米环等。理想碳纳米管可以视作是由石墨烯片层卷成的中空管体，由一层石墨烯卷成的为单壁碳纳米管，由多层石墨烯卷成的叫做多壁碳纳米管，分别可以通过在菜单栏Build-Build Nanostructure中的Single-Wall Nanotube和Multi-Wall Nanotube选项建立模型，下图中前两个选项就是用来实现该功能的。多个碳纳米管平行排列可以组成碳纳米管束，可以利用Nanorope选项实现，也就是下图中的第三个选项。可以看出来，纳米管在纳米材料研究中占有非常重要的地位。为了理解碳纳米管模型搭建时的参数，我们首先要介绍一下关于纳米管的理论知识。纳米管是由石墨烯卷成的圆筒状结构，但是石墨烯可以沿着不同方向卷曲，因此碳纳米管的截面会有不同的形貌。可以用手性矢量Ch=na1+ma2描述石墨烯卷曲的方向，其中a1和a2为单位方向矢量，m、n是整数，通常可以用(m, n)来表示碳纳米管的结构。另外，也可以用直径dt和手性角/螺旋角θ（手性矢量与a1之间的夹角）表示，这两个量m、n之间有对应的换算关系。根据m、n之间的关系，可以将单壁碳纳米管分为三类：- m=n时（此时θ=30°），扶手椅形纳米管（Armchair）；
- m=0或n=0时（此时θ=0°），锯齿形纳米管（Zigzag）；
- 其他情况（m≠n且m·n≠0，此时0°<θ<30°），手性纳米管（Chiral）。
手性矢量与不同类型的碳纳米管（图片来源Wilder J G, Venema L, Rinzler A, et al. Electronic structure of atomically resolved carbon nanotubes [J]. Nature. 1998, 391: 59-62.）现在就可以打开单壁纳米管搭建对话框，对其中的参数进行调整，首先是N、M值，和我们上面说到的m、n是同样的概念，默认N=M=6（m、n具体值是控制直径的，改变时可以看到直径变化，比如N=M=6时直径8.14 Å，如果N=M=5时直径就变成6.78 Å了），是扶手椅形纳米管。Type中可以选择碳纳米管和氮化硼纳米管两种，键长可以自行设定，也可以使用默认。周期性纳米管如果选中，则是沿z轴无限延伸的，否则可以设定重复单元以及是否用氢键进行饱和。按下Build按钮，就可以看到搭建好的单壁纳米管结构。但是这样的显示方式可能看不出来沿z方向不断延伸，可以改变一下显示方式，增加在z方向上显示的晶胞数，并取消晶格的显示，看起来就好看多了。不过我们看到的很多图片上的碳纳米管是近大远小的，具有一定的透视性，看起来非常好看。这样的设置是怎样实现的呢？可以通过显示选项来达到这个效果，在结构文件空白区域右击，菜单中选择Display Options选项打开对话框，Graphics选项卡中Projection部分选择Perspective（透视），可以调整透视角，并使用快捷工具栏上的工具进行方向的调整，产生下图所示的显示效果。分别建立N=M=6（扶手椅形），N=6/M=0（锯齿形）和N=1/M=6（手性）的碳纳米管结构，从侧面看一下有什么不同。可以看到纳米管的结构是类似于螺旋上升的。好的，现在我们就完成了对于单壁碳纳米管结构的搭建，那么这次我们就到这里啦。祝大家多多发高影响因子paper，我们下次再见。为了让科研党尽快上手Materials Studio并发表高档次文章，华算科技杨站长原创设计并经过多次迭代优化，推出了MS系列课程。结合案例深入浅出，带大家从入门到进阶，手把手带你扎扎实实、快速入门DFT理论计算！学员利用课上所学已发表Angew.、AM、AEM、Nature子刊、New Journal of Chemistry、Applied Surface Science等顶刊文章。报名方式：识别下方二维码报名，或者联系手机：18126387652。