材料工作室细节大全
基本介绍中文名:None mbth: Materials Studio解释:仿真软件制造商:美国Aelrys公司用途:新一代材料计算软件，诞生背景，软件描述，模块，诞生背景:美国Aelrys公司的前身是四家世界领先的科学软件公司――美国分子模拟公司(MSI)，Geics计算机集团(GCG)。2006年6月1日合并的英国Synopsys Scient ific Systems公司和牛津分子集团(OMG)公司，是全球唯一能够提供分子模拟、材料设计、化学信息学和生物信息学综合解决方案和相关服务的软件提供商。Aelrys materials science的软件产品提供了全面完善的模拟环境，可以帮助研究人员建立、显示和分析分子、固体和表面的结构模型，研究和预测材料的相关性质。Aelrys的软件是一个高度模块化的集成产品，用户可以自由定制和购买自己的软件系统，以满足研究工作的不同需求。Aelrys软件用于材料科学研究的主要产品有运行在UNIX工作站系统上的Cerius2软件和新开发的基于PC平台的Materials Studio软件。Aelrys材料科学软件广泛应用于石化、化工、制药、食品、石油、电子、汽车、航空航天等工业和教育研究部门，在上述领域具有较大影响力的世界各大跨国公司和著名研究机构几乎都是Aelrys产品的用户。软件描述Materials Studio是专门为材料科学领域的研究人员开发的模拟软件，可以在PC上运行。它可以帮助你解决当今化学和材料行业的一系列重要问题。Materials Studio支持Windows 98、2000、NT、Unix、Linux等多种操作平台，使化学和材料科学领域的研究人员更容易建立三维结构模型，对各种晶体、非晶和高分子材料的性质和相关过程进行深入研究。多种先进算法的综合应用，使Materials Studio成为一个强大的仿真工具。无论构型优化、性质预测和X射线衍射分析，还是复杂的动力学模拟和量子力学计算，都可以通过一些简单易学的操作得到实用可靠的数据。Materials Studio软件采用灵活的客户机-服务器结构。其核心模块Visualizer运行在客户端PC上，支持的操作系统包括Windows 98、2000和nt。计算模块(如发现、无定形、平衡、DMol3、CASTEP等。)运行在服务器端，支持的系统有Windows2000，NT，SGIIRIX，Red Hat Linux。浮动许可证机制允许用户向网络上的任何服务器提交计算作业，并将结果返回给客户端进行分析，从而最大限度地利用网络资源。任何研究人员，无论是否是计算机方面的专家，都可以充分享受Materials Studio软件带来的先进技术。Materials Studio生成的结构、图表、视频剪辑等数据可以及时分享给其他PC软件，方便与其他同事交流，可以让你的演讲和报告更有吸引力。Materials Studio软件使任何研究人员都能达到与世界一流研究部门一致的材料模拟能力。模拟的内容包括催化剂、聚合物、固体和表面、晶体和衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。模块Materials Studio采用熟悉的微软标准用户界面，允许用户通过各种控制台直接设置和分析计算参数和结果。目前，Materials Studio软件包括以下功能模块:Materials Visualizer:提供构建分子、晶体和聚合物的结构模型所需的所有工具，可以操作、观察和分析结构模型，以图表、表格或文本的形式处理数据，提供软件的基础环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。Discover:材料工作室的分子力学计算引擎。在精心推导的力场基础上，利用各种分子力学和动力学方法，可以精确计算分子系统的最低能量构型、结构和动力学轨迹。指南针:强大的力场，支持凝聚态物质的原子级模拟。这是第一个由凝聚态性质和孤立分子的各种从头算和经验数据参数化和验证的从头算力场。可以在很大的温度和压力范围内准确预测孤立或凝聚体系中各种分子的结构、构象、振动和热物理性质。无定形细胞:允许建立一个复杂的无定形系统的代表性模型，并预测其主要性质。通过观察体系的结构与性质之间的关系，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、链堆积和局部链运动。反射:模拟晶体材料的X射线、中子、电子等各种粉末的衍射图样。它可以帮助确定晶体结构，分析衍射数据，验证计算和实验结果。模拟图谱可直接与实验数据对比，并可根据结构变化即时更新。包括粉末衍射索引和结构细化工具。Reflex Plus:是对flex的完善和补充，在Flex标准功能的基础上增加了经过广泛验证的Powder Solve技术。Reflex Plus提供了一整套工具，用于从高质量的粉末衍射数据中确定晶体结构。平衡:可以计算烃类化合物的单组分体系或多组分混合物的相图，同时也可以得到溶解度作为温度、压力和浓度的函数，还可以计算单组分体系的维里系数。适用领域包括石油和天然气加工(如高压下凝析气的性质)、石油炼制(高压下重烃相的性质)、气体处理、聚烯烃反应器(产品控制)、橡胶(不同溶剂的溶解度作为温度和浓度的函数)。DMol3:独特的密度泛函(DFT)量子力学程序，是唯一一个可以模拟气相、溶液、表面和固体的过程和性质的商用量子力学程序，应用于化学、材料、化工和固体物理等多个领域。可用于研究均相催化、多相催化、分子反应、分子结构等。，还可以预测溶解度、蒸汽压、配分函数、熔化热、混合热等性质。CASTEP:先进的量子力学程序，广泛应用于陶瓷、半导体、金属等材料。它可以研究晶体材料(半导体、陶瓷、金属、分子筛等)的性质。)、表面和表面重构的性质、表面化学、电子结构(能带和态密度)、晶体的光学性质、点缺陷(如空位、间隙或替代掺杂)和扩展缺陷(晶界)优于Cerius2的优点Materials Studio软件相对于Cerius2有以下优点:(1) Materials Studio是专门为材料科学领域的研究人员开发的模拟软件，可以在PC机上运行，支持Windows 98、2000、NT、Unix、Linux等操作平台。(2) Materials Studio软件采用灵活的客户机-服务器结构。其核心模块Visualizer运行在客户端PC上，支持的操作系统包括Windows 98、2000和nt。计算模块(如DiscoverAmorphous、平衡、DMol3、CASTEP等。)运行在服务器端，支持的系统有Window s 2000、NT、SGIIRIX、Red Hat Linux。(3)投入成本低，易于推广。浮动许可证机制允许用户向网络上的任何服务器提交计算作业，并将结果返回给客户端进行分析，从而最大限度地利用网络资源，减少硬件投资。该模块介绍了基本环境MS.Materials Visualizer、分子力学和分子动力学Ms. DiscoverMs。指南针女士无定形细胞女士Forcite女士Forcite女士加上女士Gulpms。详细描述了吸附平衡。晶体、结晶和X射线衍射Ms多晶型预测Ms形态学ms X-Cell ms Flex ms Flex Plus ms Flex QPA量子力学Ms. DMOL3ms。Castep女士NMR Castep女士VAMP聚合物和介观模拟M. S. synthia女士blends女士DPD女士Mesodyn女士Mesopro定量结构-性质关系女士QSAR女士QSAR加女士DMOL3描述符基本环境MS Visualizer提供了构建分子、晶体、界面、表面和聚合物材料的结构模型所需的所有工具，可以操作、观察和分析计算前后的结构模型，以图形、表格或文本的形式处理数据，并为软件提供基本环境和分析工具，以支持Materials Studio的其他产品是Materials Studio产品系列的核心模块。同时，Materials Visualizer还支持多种输入输出格式，可以将动态轨迹文件输出为avi文件，并添加到Office系列产品中。MS4.0版本增加了纳米结构建模、分子叠加、分子库枚举等功能。分子力学与分子动力学DiscoverDiscover女士是Materials Studio的分子力学计算引擎。它采用了多种成熟的分子力学和分子动力学方法，已经被证明能够满足分子设计的需要。Discover基于几个精心推导的力场，可以精确计算最低能量构象，给出不同系综结构的动力学轨迹。Discover还提供了无定形细胞等产品的基本计算方法。周期性边界条件的引入使得研究固态体系成为可能，如结晶、无定形和溶剂化体系。此外，Discover还提供了一个强大的分析工具，可以对仿真结果进行分析，从而获得各种结构参数、热力学性质、力学性质、动力学量和振动强度。Compass女士是“用于原子模拟研究的凝聚相优化分子势”的缩写。它是一个强大的力场，支持凝聚态物质的原子级模拟。这是第一个由凝聚态性质和孤立分子的各种从头算和经验数据参数化和验证的从头算力场。利用这种力场，可以在很大的温度和压力范围内精确预测孤立或凝聚体系中各种分子的构象、振动和热物理性质。在最新版本的COMPASS力场中，Aelrys增加了超过45种无机氧化物材料和混合体系的一些参数(包括有机和无机材料的界面)，使其应用领域最终包括了大多数材料科学研究者感兴趣的有机和无机材料。你可以用它来研究非常复杂的系统，比如曲面和* * *混合物。指南针力场通过Discover模块调用。MS .无定形细胞无定形细胞建立复杂无定形系统的代表性模型并预测其主要性质。通过观察体系结构与性质的关系，可以更深入地了解分子的一些重要性质，从而设计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、链堆积和局域链运动、末端距离和回转半径、X射线或中子散射曲线、扩散系数、红外光谱和偶极相关函数。非晶胞的特性还包括:任意* * *混合体系的建模方法(包括小分子和聚合物的无规混合)、产生有序向列相和层状非晶材料的特殊能力(用于建立界面模型或适应粘合剂和润滑剂研究的需要)、有限剪切模拟、研究极化和绝缘体行为的极化方法、多温度循环模拟和混合蒙特卡罗模拟。无定形细胞的使用需要Discover分子力学引擎的支持。Forcite女士的高级经典分子力学工具可用于分子或周期系统的快速能量计算和可靠的几何优化。包括Universal、Dreiding等广泛使用的力场和各种电荷分布算法。支持二维系统的能量计算。在MS4.0版本中，可以进行刚体优化，同时，分析的功能。弧线和。Discover生成的他的轨迹文件被添加。MS.Forcite Plus高级经典力学仿真工具可用于能量计算、几何优化和动力学仿真。上述操作可以在从简单分子到二维表面到三维周期的结构上进行。一套完整的分析工具可以用来分析复杂的属性，如偶极相关。在MS4.0版本中，可以进行刚体优化，以及分析的功能。弧线和。还添加了Discover生成的他的轨迹文件。GULP女士是一个基于分子力场的晶格模拟程序，可以优化几何结构和过渡态，预测离子极化率，计算分子动力学。GULP可以处理分子晶体和离子材料。GULP可以计算氧化物、点缺陷、掺杂和空洞、表面性质、离子迁移、反应性和分子筛及其他多孔材料的结构、陶瓷的性质、无序结构等。可用于多相催化、燃料电池、核废料处理、蒸汽电解、气体传感器、汽车尾气催化、石油化工等诸多工业领域。MS . balances利用独特的NERD力场计算烃类化合物单组分体系或多组分混合物的气-液、液-液相图。溶解度也可以作为温度、压力和浓度的函数得到，还可以计算出单组分体系的二阶维里系数。临界常数和* * *储存曲线可以通过伊辛标度分析得到。适用领域包括石油和天然气加工(如高压下凝析气的性质)、石油炼制(高压下重烃相的性质)、气体处理、聚烯烃反应器(产品控制)、橡胶(不同溶剂的溶解度作为温度和浓度的函数)。在最新的版本中，增加了可计算的系统:主要醇类、硫化物、硫醇、硫氢化物和氮气。Sorption女士使用Grand Canonical Monte Carlo (GCMC)方法来预测微孔材料(如分子筛)中分子的吸附特性，可用于研究吸附等温线、结合位点、结合能、扩散途径和分子选择性。晶体、结晶和X射线衍射。Ms多晶型预测器多晶型是一种算法，用于确定晶体的低能多晶型。这种方法可以与实验衍射数据相关，也可以只利用材料的化学结构来达到这个目的。晶体的多晶型可能导致不同的性质，因此判断哪种晶型更稳定或接近稳定是非常重要的。治疗过程中的小变化会导致稳定性的大变化。Polymorph中的相似性选择和聚类算法允许用户对相似的模型进行分类，从而节省计算时间。质谱形态学从晶体的原子结构模拟晶体形态。它可以预测晶体形状，开发特效掺杂成分，控制溶剂和杂质的影响。X-cell由X-Cell女士申请专利，是一种全新、高效、全面、易用的索引算法。它使用特定于灭绝的二分法穷举搜索参数空间，最后给出可能的单元参数的完整列表。在很多情况下，它表现出比DICVOL、TREOR和ITO更高的成功率。X-Cell可以处理粉末衍射标引中的许多难点，如杂质相、峰位重叠、零点漂移、极端形状的Cell等。MS.Reflex模拟各种晶体材料粉末的衍射图样，如X射线、中子、电子等。它可以帮助确定晶体结构，分析衍射数据，验证计算和实验结果。模拟的谱图可以直接与实验数据进行比较，并可以根据结构变化即时更新。粉末衍射的标引算法有Treor 90，DIC Vol 91，ITO，X-cell。结构整理工具包括Rietveld整理和Pawley整理。。在Reflex的标准功能的基础上，FlexPlus女士增加了经过广泛验证的Powder Solve技术，提供了一套完整的工具，可以从高质量的粉末衍射数据中确定晶体结构。包括粉末索引、Pawley整理、结构分解和Rietveld整理。蒙特卡洛模拟退火和蒙特卡洛并行回火两种算法中的一种可用于结构的全局搜索过程，求解过程中考虑了择优取向的影响。ms Reflex QPA是利用粉末衍射数据和Rietveld方法进行定量相分析的有力工具，可以通过多相样品的粉末衍射图确定不同组分的相对比例。用于测定化学或制药工业中有机或无机材料的成分。量子力学MS.DMol3独有的密度泛函(DFT)量子力学程序是目前唯一可以模拟气相、溶液、表面和固体的过程和性质的商用量子力学程序，应用于化学、材料、化工、固体物理等多个领域。它可以用来研究均相催化、多相催化、半导体和分子反应，还可以预测溶解度、蒸汽压、配分函数、溶解热和混合热等性质。可以计算能带结构和态密度。基于内部坐标的算法稳健高效，支持并行计算。在MS4.0版本中，增加了更方便的自旋极化设置，可以用来计算磁系。从4.0版本开始，还可以进行动态计算。CASTEP女士的高级量子力学课程广泛应用于陶瓷、半导体、金属和其他材料。我们可以研究晶体材料(半导体、陶瓷、金属、分子筛等)的性质。)、表面和表面重构性质、表面化学、电子结构(能带和态密度、声子谱)、晶体的光学性质、点缺陷(如空位、间隙或替代掺杂)、扩展缺陷(晶界、位错)、组成无序。可以显示系统的三维电荷密度和波函数，模拟STM图像，计算电荷微分密度。在MS4.0版本中，增加了更方便的自旋极化设置，可以用来计算磁系。从4.0版开始还可以计算固体材料的红外光谱。MS.NMR CASTEP通过第一性原理DFT理论预测NMR化学位移和电场梯度张量。该方法适用于计算分子、固体和许多类型材料表面的NMR位移，包括有机分子、陶瓷和半导体。VAMP女士的半经验分子轨道程序适用于有机和无机分子体系。可以快速计算分子的很多物理化学性质，计算速度和精度介于基于力场的分子力学方法和量子力学第一原理方法之间。快速VAMP程序可以为DFT程序精确优化结构提供良好的初始结构。DFT优化后的结构可用于VAMP计算各种性质和光谱。VAMP还可以为分子动力学模拟提供参数。在MS4.0版本中，引入了ZINDO Hamilton函数，该函数可用于计算含过渡金属的有机金属体系的紫外光谱。聚合物和介观模拟。Synthia女士可以快速预测聚合物多种性质的定量结构-性质关系软件包。对于均聚物和无规聚合物，可以预测从迁移性能到力学性能的一系列性能。MS.Blends Blends可用于预测溶剂和聚合物体系的混溶性，并能很好地给出这些体系在制造过程中的稳定性。这种模拟技术可以从二元混合物的化学结构预测其热力学性质，并生成相图来确定稳定区域。作为一种快速筛选工具，混合物可以开发出稳定的产品配方，同时减少实验次数。DPD女士的耗散粒子动力学(DPD)是一个模拟流体粒子系统包括所有流体动力学相互作用的动态程序。势能的粗粒化方法使模拟大时空尺度系统成为可能。DPD采用周期性边界条件，使得对无限系统的模拟更加有效。平面壁可以用来研究系统限制的影响，而Lees-Edwards周期边界可以用来模拟系统的剪切应力过程。同时可以得到界面张力和临界胶束浓度，也可以通过可视化界面或数值结果进行分析。MS.MesoDyn MesoDyn是一种中尺度动力学方法，用于研究跨越长期过程的大系统。该方法使用由化学成分梯度和朗曼噪声导出的成分密度场方法。利用MesoDyn程序可以研究体系的微相分离、胶束和自组装过程。可以研究固定几何形状的剪切应力和有限影响。MesoDyn的应用包括:涂料、化妆品、混合高分子材料、表面溶剂、复合药物传递等领域。MS.MesoPro MesoProp是一种预测多组分纳米结构材料宏观性质的新工具，可以研究聚合物、表面活性剂和连续相，从而应用于表面涂料、粘合剂、密封剂、人造橡胶、水泥、复合材料、凝胶和层压材料的开发。作为一种可以关联纯组分和复杂混合物性质的研究工具，MesoProp可用于与嵌段* * *聚合物、聚合物表面活性剂、纳米结构聚合物混合物和膜界面物理相互作用相关的配方设计和模拟研究。QSAR QSAR模块是一个全面的工具集，用于生成实验信息(“活性”)和分子水平特征(“描述符”)之间的统计回归模型。可以使用Materials Studio程序计算分子的描述符，建立属性和描述符之间的连接关系。这个数学模型可以用来预测未知物质的活性。还可以包括处理条件和配方数据的描述符。该模块的附加功能允许用户研究训练集的描述符和活动之间的差异和相关性。QSAR的描述词包含的范围很广。它可以使用Materials Studio其他模块的描述符，包括Forcite、VAMP和FAST描述符。这些描述符使得精确模拟材料的各种特性成为可能。除了基本的回归算法，我们还可以使用灵活的遗传算法(GA)。该方法是求多元回归最小化的理想方法，在处理大数据集时有很大的价值。这种方法利用了“适者生存”的理论来工作:那些对活跃度有影响的描述符可以进入下一代，而那些没有影响的将会消亡。保留的正交描述符将产生更精确的模型。qsarplus女士在MS QSAR函数的基础上增加了定量描述符和神经网络算法。MS.DMol3描述子利用量子力学模块DMol3计算出的分子和周期系统的描述子，进一步扩大了QSAR的研究范围。这些与反应性有关的描述符包括原子的福井函数描述符，用于描述单个原子对自由基反应的亲电性、亲核性和敏感性；周期性系统描述符，包括晶格能和态密度描述符，可以很好地表征晶体的相关性质。