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MS入门手册(37):Materials Studio组合模型的搭建(1)

Ravi MS杨站长 2022-11-25

本文为杨站长技术团队制作的《Materials Studio入门手册》第37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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MS入门手册(1):Materials Studio全模块功能介绍!
MS入门手册(2):量子力学、分子力学、介观模拟方法,各模块重点介绍!
MS入门手册(3):Materials Studio软件中所有的输入输出文件及其作用

MS入门手册(4):Materials Studio文件和目录的建立、打开、关闭、命名/重命名、拷贝、移动和删除【建议收藏,方便日后查看】

MS入门手册(5):Materials Studio制作高质量科技论文图片!
MS入门手册(6):Materials Studio制作清晰形象的动画,生动演示分子动力学过程
MS入门手册(7):3分钟学会催化/电池等领域的MXene结构的建模方法!
MS入门手册(8):Materials Studio导入晶体结构和调整显示方式
MS入门手册(9):Materials Studio建模之原胞与晶胞的小知识
MS入门手册(10):Materials Studio从无到有建立晶体结构
MS入门手册(11):Materials Studio晶体结构点缺陷建模:无序固溶体
MS入门手册(12):Materials Studio晶体结构点缺陷建模:同种原子两种化合态混合
MS入门手册(13):Materials Studio晶体点缺陷建模:空位
MS入门手册(14):Materials Studio晶体点缺陷建模:取代与间隙
MS入门手册(15):Materials Studio建模:超晶胞、晶格常数预测
MS入门手册(16):Materials Studio计算结果及参数文件的意义
MS入门手册(17):Materials Studio表面模型的建立
MS入门手册(18):Materials Studio表面建模:切表面、六方晶系、真空层、带根号表面
MS入门手册(19):Materials Studio表面吸附分子模型的建立
MS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
MS入门手册(29):Materials Studio孪晶界面模型,建模小工具集锦
MS入门手册(30):Materials Studio纳米结构模型搭建:零维结构
MS入门手册(31):Materials Studio纳米结构模型搭建:纳米管
MS入门手册(32):Materials Studio纳米结构模型搭建:多壁纳米管
MS入门手册(33):Materials Studio建模 — 纳米线

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

MS入门手册(35):Materials Studio建模 — 纳米结构模型搭建:从纳米棒到纳米线

MS入门手册(36):Materials Studio建模周期性相关问题

大家有什么想法,可以进群讨论:

在建模这个大的主题下,我们已经畅游了很久,从晶体结构、表界面,到纳米结构,我们的建模部分陪伴大家许久,大家有没有一些收获呢?

今天就到了阶段验收的时候了,我们将以一些组合模型,对之前学习的内容进行复习,让我们看看下面的模型可以怎么搭建吧。

1、碳纳米管修饰

之前有想要在碳纳米管上修饰-COOH,并在凯夫拉(芳纶)纤维上修饰-OH,这样可以通过酯化反应将这两种材料连接起来,并实现层层自组装。

所以今天,我们至少想办法让这两种纤维在一起吧,如何在碳纳米管上修饰一个-COOH基团呢?

直接在碳纳米管上画一个-COOH仿佛是可行的,那么大家还记得如何搭建碳纳米管模型嘛?(菜单栏Build-Build Nanostructure-Single-Wall Nanotube,然后设置相应的参数,说起来锯齿形碳纳米管已经可以可控合成了)

图1. 建立碳纳米管模型
为了使得-COOH的浓度满足要求,基团之间不至于离得太近,我们可以建立超晶胞。(Build-Symmetry-Supercell)
图2. 建立超晶胞
接下来我们就用小铅笔画一个-COOH基团吧。
图3. 将晶体(周期性结构)转换成非周期性结构
想要改变一下单双键?可以选择那个化学键在Properties区域,对其BondType性质进行修改。
或者这里再教大家一个简单的操作,只要用小铅笔工具在化学键上单击,就可以更改化学键的类型了。
图4. 改变化学键类型
再按一下快捷工具栏上的加氢按钮,就可以将H自动添加上去了,另外建议把这个按钮旁边下拉菜单中的“自动更新H”之前的对号去掉,否则就会发现画原子是一件很痛苦的事,每多一个C就多了好多H。
如果此时,取消结构的周期性(Build-Symmetry-Unbuild Crystal或Nonperiodic Superstructure),还可以使用Clean功能,稍微对应力进行释放。
图5. 碳纳米管上修饰-COOH羧基
之前我们讲过纳米线模型的搭建方法,也可以用类似的方式搭建结构,两个结构放在一起,用一个化学键实现连接。
2、一个纳米线阵列
继续完成这个在一个金刚石单晶表面结合若干金刚石纳米线组成的纳米线阵列模型吧。首先仍然是读入金刚石结构文件,之后我们要建立一个(001)表面,U、V方向倒是关系不大,切割层数为5层的表面。
图6. 施加对称性后的结构
但是表面要大一些,因为纳米线阵列之间会有一定距离,可以建立表面之后通过超胞完成,另外也可以固定底下的2~3层原子,再建立一个真空层(厚度需要大一些,毕竟是要加金刚石纳米线的)。
图7. 添加真空层并固定原子
利用Build Nanocluster工具,建立一个金刚石纳米棒/纳米针的结构。把这个纳米棒复制并粘贴到表面模型上,利用Align工具进行方向的调整,使其竖直(Align Vertical、Align With Screen、Align With View YZ Plane几个选项都可以试试,直到方向满意为止,另外位置也可以调整,主要是和下面的表面晶格常数匹配)。
图8. 3D movement工具栏
纳米线阵列get✔(当然可以通过更改各个方向的显示范围看到阵列形式),现在可以去做课程报告,让男朋友腿毛抱大腿了。
图9. 金刚石单晶上的金刚石纳米线阵列(改变显示范围为超胞显示以看出阵列效果)
今天我们先给出两个组合建模的例子,下次课程让我们继续。

Materials Studio

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下载链接!36小时Materials Studio视频:建模、自由能、过渡态、吸附能、结合能、能带、态密度、光学、声子、溶剂化等
下载链接!746页Materials Studio官方手册、中文版、答疑手册!

Materials Studio

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