MS入门手册（45）：Materials Studio代表性支链连接点与空间惩罚

我们上次在Branch points specification中选择了Specific，这个选项表示，我们会定义特定的连接点。Branch points manipulation中的几个按钮是对连接点进行添加和删除的，利用Create按钮可以创建选中的原子为连接点，选中某个连接点按下Delete按钮可以删除该连接点，如果不选中任何连接点，Delete按钮将会导致所有已经定义的连接点全部删除。

另外默认情况下，我们创建的连接点会被特殊标记出来，Branch points markers即为控制标志是否显示的选项，Display按钮将标记进行显示，而Hide将隐藏标记。一旦我们定义了连接点，就可以勾选Homopolymer对话框中的Branches选项卡的“Attach constructed polymer chain to branch points”选项将Polymerize选项卡中设置的高分子链连接在这些定义了的连接点上变成支链，这些是我们上次学到的内容。

但是对于Branch Points对话框还有一些选项没有进行讲解。首先是如果我们在Branch points specification中选择了Representative选项，就表示选择一个有代表性的C原子（当然其他元素原子也是可以的，只要不是末端原子，否则会报错，每次只能选择一个原子，不过其实Specific选项也每次只能选一个原子），而其他和这个原子处于相同环境的C原子也会被选中作为连接点。例如选择主链上的某个原子，再单击Create按钮，就会将所有主链C原子选中。

所有同一环境原子都被选为连接点

当我们选择Representative选项时，Probability文本框被激活，可以输入这些位点成为支链连接点的可能性（0~1之间的值，0表示所有原子都不选择作为支链连接点，1表示所有满足条件的同一环境原子都作为支链连接点），比如我们先输入0.5，再选择一个主链C原子，并单击Create选项，就发现只有部分C原子被做了标记，变成了支链连接点（大概有一半，但是不一定，只是个概率问题，看脸，而且每次都不一样）。

改变支链连接点概率值

我们把Branch points specification重新选择为Specific，现在说说什么是Steric penalty（“空间惩罚”？因为完全没能够查到这个单词，就按照字面意思来翻译了）。可以在两个位置找到这个选项，一个就是Branch points specification最后的那个Properties按钮，另一个就是Branch points manipulation区域的第三个按钮Edit，单击这两个按钮，都会列出来一个类似列表的对话框。都长得差不多，但是一个叫做Branch Point Properties，一个叫做Edit Branch Points。

“空间惩罚”列表

所以这个Steric Penalty是什么呢，小MS百度了但是没找到这个概念，Help文件中给出的也较为模糊。根据小MS的理解，可以认为它就是一种概率，也就是某个位点被支链（可以理解为取代基）取代的可能性。Properties部分实际上是一个默认值，也就是默认对于每个新的连接点，给出的Edit列表的默认值就和Properties一致，所以其实Properties中到底是什么值意义不大，对于不同连接点可以直接通过Edit修改其空间惩罚。实际值是和Edit中的值一致的，Properties中的值大概就是可以让我们修改的少点。

Edit Branch Points对话框中的空间惩罚

所以说了这么多，到底什么是空间惩罚呢？比如上图的这个C原子，如果被选为了支链连接点，它连接了3个H原子，就可以最多被3个取代基取代。这3个可以被取代的H位点就列在Branch Number一栏中，编号为1~3（这三个H原子环境是一样的，哪个是1、2或者3没关系的，不用区分），利用Edit Branch Points对话框，我们就可以为每个H位点被取代基取代的概率进行设置，这就是所谓空间惩罚。Steric Penalty的值为0~1，如果值为0表示没有惩罚，也就是一定会被取代（其实就是被取代的概率为100%），如果值为1表示最大惩罚，也就是这个地方不会被取代基取代（被取代的概率为0%），和Possibility有点类似，但是数值的含义完全相反。所以如果使用上述的设置，在建立支链结构的时候，这个C原子上的三个H原子，1、2号惩罚值为0，会被取代基取代，而3号H位置不被取代。

连接点连接支链后的结构

如果某个C原子上只有两个H（其实应该叫取代位），列表中就只有两个Branch Number，就像下面这样，如果只有一个H原子，那就只有一行，如果没有H原子……emmm，那还取代个（消音）啊，这样的情况会弹出一个错误对话框，告诉我们“无法建立连接点：被选中的原子必须至少连接一个H原子，从而可以作为取代位点”。

修改空间惩罚值

上次说到，我们还可以使用另一种方法使得某一个连接点仅连接一个支链，就是这样的方法了，可以直接修改空间惩罚值就可以了，比如像上图一样，把2号支链的空间惩罚值设置为1，就只有一个位置被取代。

仅取代其中一个H原子的结构

如果空间惩罚值设为其他值，那么就是某个位点有一定概率被取代，这时候多放几个高分子链大概看得清楚些，这里放了5条链，左侧的连接点设置的两个支链取代位点空间惩罚为1号1，2号0.5，右侧连接点两个取代位点的空间惩罚1号0，2号0.5的效果，可以看出左侧连接点有一个H始终不取代，另一个有可能被取代，右侧连接点有一个H始终被取代，另一个可能被取代，当然可能性是比较随机的，每次的结构都会有所不同。

空间惩罚值与结构的关系

好啦，我们今天就到这里，几次的课程，终于均聚物的学习已经完成了，很多概念是后续内容的基础，希望大家课后多进行尝试，下次我们将要继续进行聚合物建模。

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