模型建立与计算.doc

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1、二、模型建立与计算2.1软件及所用模块的介绍2.1.1软件介绍我所使用的软件为Accelrys公司开发的MaterialStudio软件包，该软件功能强大，并可以在PC机上运行.它的主要应用领域包括：固体物理和表面化学、催化、分离与化学反应、高分子及软材料、材料表征与仪器分析、晶体与结晶、定量构效关系与配方设计。2.1.2模块的介绍在本课题中，主要运用模拟软件MaterialsStudio中的Discover模块和AmorphousCell模块，在这些模块中应用COMPASS力场。Discover模块是MaterialsStudio的分

2、子力学计算引擎。它使用了多种成熟的分子力学和分子动力学方法，这些方法被证明完全适应分子设计的需要。以多个经过仔细推导的立场为基础，Discover模块可以准确地计算出最低能量构象，并可给出不同系综下体系结构的动力学轨迹。Discover模块还为AmorphousCell等提供了基础计算方法。周期性边界条件的引入使得它可以对固态体系进行研究，如非晶、晶体或溶剂化体系。另外，Discover模块还提供强大的分析工具，可以对模拟结果进行分析，从而得到各类结构参数，力学性质，热力学性质，动力学量以及振动强度。AmorphousCell模块允许对

3、复杂的无定型体系建立有代表性的模型，并对主要性质进行预测。通过观察体系结构和性质的关系，可以对分子的一些重要性质有更深入的了解，从而设计出更好的新化合物和新配方，可以研究的性质有：内聚能密度（CED）、状态方程行为、链堆砌以及局部链运动、末端距和回旋半径、X光或中子散射曲线、扩散系数、红外光谱和偶极相关函数等。AmorphousCell的特征还包括提供：任意共混体系的建模方法（包括小分子与聚合物的任意混合）、特殊的产生有序的向列型中间相以及层状无定型材料的能力（用于建立界面模型或适应粘合剂及润滑剂研究需要，限制型剪切模拟。Amorpho

4、usCell的使用需要Discover分子力学引擎的支持。AmorphousCell是建立复杂无定型系统代表性模型并预测主要性质的一套计算工具。你能预测并研究的性质包括内聚能密度、状态方程行为、链堆砌和局部链运动。AmorphousCell创建结构采用的方法是基于很好建立的产生包含链分子的疏松无序系统包含真实平衡构象。其它的特点有建立包含小分子和高聚物任意比例混合的系统、产生有序向列相中间相和无定型材料厚板的专门功能，这适合于创建界面模型，用于研究粘着和润滑。COMPASS是“Condensed-phaseOptimizedMolecu

5、larPotentialforAtomisiticSimulationStudy”的缩写。它是一个支持对凝聚态性质以及孤立分子的各种从头算和经验数据等参数化并验证的从头算力场。使用这个力场可以在很大的温度、压力范围内精确地预测出孤立体系或凝聚态体系中各种分子的构象、振动及热物理性质。在COMPASS力场的最新版本中，Accelrys本研究中采用的模拟软件是Accelrys公司开发的MaterialStudio软件包，该软件功能强大，并可以在PC机上运行，正逐步取代Cerius2工作站软件。它可以解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。

6、量子力学，MonteCarlo，分子力学（MM），分子动力学(MD)，介观动力学(Meso-Dynamic)和耗散离子动力学，统计方法QSAR(Quantitativestructure-ActivityRelationship)等多种计算方法和X射线衍射分析等仪器分析方法的综合运用使MaterialsStudio成为一个强有力的模拟工具。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等研究领域的主要课题。MS是一个集量子力学、分子力学、介观模型、分析工具模拟和统计相关为一体并具有容易操作的建模环境的多范围的软件

7、。MS的中心模块是MaterialsVisualizer。它可以容易地建立和处理图形模型，包括有机无机晶体、高聚物、非晶态材料、表面和层状结构。MaterialsVisualizer也管理、显示并分析文本、图形和表格格式的数据，支持与其它字处理、电子表格和演示软件的数据交换。其它的每种模块提供不同的结构确定、性质预测或模拟方法。用户可以选择符合自己要求的模块与MaterialsVisualizer组成一个无缝的环境，也可以把MaterialsVisualizer作为一个单独的建模和分子图形的软件包来运行。其中Discover模块提供了多

8、种强有力的模拟方法，可广泛的应用于各种分子和材料，包括催化、结晶、分离和高分子科学。它能解加入了45个以上的无机氧化物材料以及混合体系（包括有机和无机材料的界面）的一些参数，使它的应用领域最终包含了大多数材