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MS入门手册(41):Materials Studio有机环状结构的绘制与均聚物模型的搭建

Ravi MS杨站长 2022-12-12
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本文为杨站长技术团队制作的《Materials Studio入门手册》第41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

MS入门手册(37):Materials Studio组合模型的搭建(1)

MS入门手册(38):Materials Studio组合模型的搭建(2)

MS入门手册(39):Materials Studio组合模型的搭建(3)

MS入门手册(40):Materials Studio有机物分子结构模型的绘制

大家有什么想法,可以进群讨论:
上节课我们说到了有机物分子的绘制,如何利用绘制草图的各种工具,绘制一个链状或包含苯环的有机物分子,以及将分子定义为片段Fragment,从而实现分子片段的批量绘制和连接,不知道大家还是不是记得,如果忘记了,一定要再操作一下哦。学而时习之,不亦乐乎。
接下来我们对环的问题进行一些小说明,上次说到,我们可以直接利用六元环的结构绘制苯环,只要按住Alt键并单击鼠标左键,否则的话画出的实际上是环己烷的结构(也就是都是单键)。
那如何画出共边或者共角点的两个苯环(或者其他环状)结构呢?
只需要使用画环工具在共用的边或者角点上(此时被选中的部分是蓝色的)单击就可以了,比如在一个苯环上共边连接另一个苯环,只需要按住Alt并在这条边上单击,就在这个位置上连接了另一个环状结构。
一堆连在一起的环状结构
以及,对于环状结构也可以和其他结构一样进行原子的取代,例如我们这里画一个吡咯环C4H5N,首先画一个五元环,接下来选择其中一个C原子,改成N原子↓↓
更改原子
接下来把一些键改成双键,用小铅笔单击化学键就可以改变类型。
改变化学键类型
最后利用加氢工具进行加氢,并利用清理工具使得结构更加规整,现在就画出了一个吡咯环的结构,如果我们有4个吡咯环,再加上一些简单的绘制原子的操作,就可以画一个卟啉分子了。
这是一个比较简单的COF分子绘制的例子,对于比较复杂的例子的绘制,欢迎来参加MS初级课程哦,笔者在课堂上学到了很多关于COF分子模型绘制的知识呢(当然最后还是脑子觉得会了,手说“我不行”)。
一个吡咯环
接下来我们开始绘制高分子聚合物,首先我们学习如何建立一个高分子均聚物模型,在菜单栏中Build-Build Polymers-Homopolymer就可以开始构建均聚物模型,所谓均聚物就是由同一种重复单元(单体)聚合而成的高分子,而由两种或两种以上单体聚合而成的高分子叫做共聚体(共聚物)。
建立高聚物(均聚物)
就会弹出建立均聚物对话框,在Polymerize(聚合)选项卡中有这样的几个选项,前两个选项是选择单体的,在某个文件夹下的某个文件名,实际上就是structure文件夹中的单体文件夹的内容,比如我们选定了一个单体结构(尼龙66)。
后两个选项分别是Chain length(链长),也就是有多少个单体聚合,以及画多少条分子链,我们这里选择默认值,10个单体聚合成1个链,仅画一个分子链,单击Build按钮,就得到了一个长长的Polynylon66分子。
下次我们再通过一篇文献讲等规度(tacticity)的选项,这是比较复杂的概念。
尼龙聚合物分子
即使名称相同,单体和片段(绘制工具中的Fragment Browser)有时还是有区别的,比如说对于Pyrole的单体,键的类型就有些细微区别。
单体和片段
Advanced选项卡中第一个选项为取向(Orientation),设置的是两个单体是通过哪两个原子进行聚合,如果我们还记得上节课讲过的设置单体的内容,就会记得让我们定义头部和尾部原子。
所以就可以通过头碰头(下图左边的图即为头碰头的取向)和头碰尾(下图右图)的两种方式进行聚合,图中的黄色点为两个单体之间的连接键。
重复单元对话框
接下来就是Initiator和Terminator功能,分别表示聚合物链的首端和末端是否要连接某个官能团,下图中间的部分为聚合物链,首段连接了amino(氨基),末端连接了benzal(苯亚甲基)。
首端和末端连接官能团
好啦,我们今天就先说到这里,下次我们涉及到的是等规度的概念,希望小伙伴们能够不断进行练习和尝试。

Materials Studio

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下载链接!746页Materials Studio官方手册、中文版、答疑手册!

Materials Studio

MS入门捷径

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