Materials Studio（MS）结构模拟重构在晶体结构教学中的应用

《Materials Studio（MS）结构模拟重构在晶体结构教学中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、MaterialsStudio（MS）结构模拟重构在晶体结构教学中的应用摘要：采用MaterialsStudio（MS）软件对材料的结构进行模拟和重构，把抽象的晶体结构（晶胞或者原子构型）以简单的可视三维原子球棍模型表示出来，促进学生更直观地理解复杂晶体结构，提高晶体结构教学的效果。通过建立晶胞和原子构型，形象描述晶体结构几何对称理论体系，并通过一些结构实例，如金刚石、石墨、碳纳米管和其他碳的同素异构体来阐述MS在材料化学和材料科学教程中的应用过程。根据这些原子模拟构型，可以使得晶体结构特征更清晰更简单地表示出来，通过这种方式，大大促进了学生对晶体结构相关参数和对称特征等抽象概念的理解和掌

2、握，同时也引发学生对晶体结构学习的兴趣和积极性。关键词：模拟结构重构晶体结构材料化学材料科学课程PracticeofMaterialsStudio（MS）modelingandstructuralrebuildingincrystalstructureteachingXuYong1，2，WangZhigang1，LiuKegao1，WangXianzhong1，ShiLei1，WangFuming2，LinJunpin21.Shandongjianzhuuniversity，Jinan，250101，China2.UniversityofscienceandtechnologyBeijin

3、g，Beijing，100083，ChinaAbstract：Modelingandstructuralrebuildingofcrystal1structureinmaterialschemistryandmaterialssciencecurriculumwaspracticedandappliedtokeepitsimpleandunderstandablebyusingMS.Theunitcellsandatomicconfigurationsareproducedtoshowthetheorysystemofgeometrydescriptionofcrystalstructur

4、e.Severalexamples，asdiamond，graphite，nanomaterialandadvancedcarbonmaterials，areemployedtodescribethemainapplicationofMSinmaterialschemistryandmaterialsscienceteaching.Accordingtotheseatomicmodelingconfigurations，crystalstructuresexhibitaclearlyandunderstandableappearanceforus.So，themeaningoflearni

5、ngandunderstandingtherelatedparametersofgeometrydescriptionofcrystalstructurewasexploredwiththepointwhichhelpedstudentstorealizeandmastertheabstractconceptsofcrystalstructure.Keywords：modeling；structuralrebuilding；crystalstructure；materialschemistry；materialssciencecurriculum材料的结构，特别是晶体结构，是材料化学和材料

6、科学课程中的重要内容，是理解材料物理、化学性质的基础，因此在教学内容中具有非常重要的作用[1-3]。然而，与晶体结构相关的一些概念和理论大多源于数学理论体系，如空间群、对称性和Wyckoff占位等，与几何对称有着密切的联系，因此其理论体系非常抽象和难以理解[4]，需要学生具有很强的基础理论功底和空间想象能力，但在现实教育教学中，学生往往很难具备如此深厚的理论基础和理解能力，因此给课堂教学带来很大的困难，这是目2前材料化学和材料科学课程教学中的一个难题[5]。而要理解和掌握相关的晶体结构知识需要学生付出非常多的时间去学习和训练，给学生带来很重的学习负担和压力[6，7]。因此，开发和建立一种全

7、新的可视化空间构型，将原子在三维空间中的分布明确地表达出来，是非常重要也是非常必要的，以此促进学生对真实晶体结构的深入理解和掌握[4，8]。通常有两种方法可建立原子构型[4]，第一种是通过使用金属或者塑料球，手工制作原子模型，这种方法适于建立简单、易于构造的晶体结构，对于复杂、难以构造的晶体结构，往往要浪费大量的时间来制作，且很难运输和使用，因此在实际教学中难以得到推广。在此情况下，我们往往选择第二种方法，即通过三维电子