MS入门手册（34）：Materials Studio建模 纳米结构模型搭建：纳米线（续）和石墨烯

本文为杨站长技术团队制作的《Materials Studio入门手册》第34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！

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实际上，Help文件是一个能够获取新知识的好地方，大家都会用吗？全英文的Help文件（基本上每个对话框都可以看到Help按钮，就可以跳转到相应的帮助内容了）也可以提高英文阅读能力。

上次我们得到了伪“纳米线”的结构大家还保留着吧，今天我们就要在上次的基础上继续进行，把实际上的三个方向无限延伸的晶体结构变成真正根根分明的纳米线啦。

为了使得之后的操作更加简便，我们将其重新定义为正交晶胞，使用Redefine Lattice功能，菜单栏中Build-Symmetry-Redefine Lattice，并将A修改为[2 1 0]，也是之前讲过的操作，具体向量分析也在之前的教程中，大家可以去复习一下，有问题可以进群讨论：

图1. 重新定义晶格

接下来我们就要构建一个超晶胞的结构，这样可以保证删除原子之后，周期性图形之间存在一定的距离，避免纳米线之间相互作用（当然也可以控制该参数，实现对纳米线间隔的研究）。

一般来说，间隔10 Å以上可以避免该相互作用，可以根据现在晶体的晶格常数和之后要切割的纳米线直径对超胞的大小进行估计，构建合适大小的超晶胞，在菜单栏中Build-Symmetry-Supercell。（我们之前讲解过相关操作，大家可以参考之前的教程，或者参加杨站长的在线课程）

图2. 构建超晶胞

最后我们再选择一定的原子进行删除，比如我们要建立直径为5 Å的纳米线，就要选择离中心距离超过5 Å的原子。之前我们讲解过如何选择满足一定条件的原子，大家是不是还记得呢？

在菜单栏中Edit-Atom Selection哦。这里我们选中一个比较靠近中间位置的原子作为纳米线的中心原子，根据离这个原子的距离进行选择，这个原子也要比较靠近z轴中间位置，但是还是发现有最底层原子被选中了（这样删掉这些原子之后，纳米线会不连续），所以觉得还是大概了解一下这个范围之后自己去选择比较靠谱。

图3. 原子选择工具

现在调整一下显示方式（这里晶格显示方式调整为None，z轴显示范围为1~5，使用Perspective模式显示），是不是看着还是比较像一根纳米线的？

图4. 一根SiC纳米线

所以再删除中间的那些原子之后，实际上万物皆可纳米管？

图5. 一根SiC纳米管？

再利用Unbuild Crystal（菜单栏中Build-Symmetry-Unbuild Crystal）功能，把周期性晶格取消，所以万物皆可纳米环？

图6. 一个SiC纳米环？

至此，一个好端端的纳米结构终于被玩坏了……所以这些结构是不是真实也可以存在的呢？也许可能，所以模拟可以走在实验的前面，预测出新的结构的一些新的性质，如果这些结构和材料有非常好的性质，值得进一步研究，就会有越来越多的人关注它们，并在实验室进行制备工作，于是这些结构可能会被最终制备出来，让我们可以从实验上测得性质，并选定应用领域。

比如前一段时间，有日本的材料科学家就利用模拟计算方法预测了一种类似金刚石的结构，这就是使用计算材料学进行预测，以期指导实验的进行，是无数理论物理学家（理论材料学家？）所梦寐以求的材料计算科学的最终发展方向。

上次我们提及了另一个可能的建立纳米线结构的思路，利用纳米团簇构建工具实现，具体的操作方式会稍有复杂，也涉及到一些新的知识点，我们下次再接着进行说明。剩下的一点时间，我们先说一下石墨烯结构的构建方法。

我们可以直接导入石墨烯结构，也可以利用石墨结构选取其中一层，这种方法因为在二维材料模型构建中使用的非常多，所以我们进行一些说明。

首先导入石墨结构文件，路径为Structures-ceramics-graphite.msi，我们可以看到，导入的结构有两层石墨片组成，选中一层并删除，就发现两层都不见了，所以在之前我们要make P1，之后再选中一层并删除，就可以了。

图7. Make P1之后再删除一层

对于这个结构我们要切割表面和添加真空层，有的小伙伴会认为，这就是一个二维层状结构啊，还需要之后的切割表面吗。

虽然有真空层，我们很难对厚度进行控制，所以这样的操作是需要的，可以自己构建真空层确定厚度。切割(0 0 1)表面，也就是与z轴垂直的上表面，得到一层的片层结构。

图8. 切割(0 0 1)表面

图9. 一个单层的石墨片层表面结构

再添加厚度为10 Å的真空层，菜单栏中Build-Crystals-Build Vacuum Slab，设置真空层厚度，得到石墨烯的结构。并不是两层，只是显示上的问题，这是只有一层哦。

图10. 石墨烯结构模型

这就是我们今天的内容，今天我们讲解了如何利用超胞方法以及原子选择工具建立一个纳米线的结构，以及如何从石墨结构文件出发，建立二维石墨烯的结构模型。今天我们就到这里啦，下次我们将带您继续纳米线之旅，下次再见~

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