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Materials Studio
計算模擬平臺
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Materials Studio
材料模擬計算平臺
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模塊化
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產品簡介

Materials Studio 材料模擬軟件平臺是全球最大的科研模擬軟件公司Biovia的核心產品。在近20年的發展歷程中,Materials Studio獲得了來自全球多個頂尖科研機構的技術支持,歷經23個版本的更新和升級,現已融合多種時、空間尺度的模擬方法,形成了一個包含16個工具包、22個功能模塊,可實現從微觀電子結構到宏觀性能預測的跨尺度科學研究平臺,是目前分子模擬領域最精確、最穩定、最高效的產品,在化工、環境、能源、制藥、電子、食品、航空航天和汽車等工業領域和教育科研部門有著非常廣泛的應用。

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?Materials Studio

Materials Studio材料模擬軟件以可視化視窗界面為核心,主要包括量子力學模塊、經典分子力學、動力學模塊、介觀動力學模塊、蒙特卡洛方法模塊、定量構效關系模塊以及晶體形貌、結構預測模塊。

可視化視窗界面
可視化視窗界面
01

Materials Studio的圖形化界面,支持各種材料微觀結構模型的搭建和計算結果可視化分析;

量子力學模塊
量子力學模塊
02

以定態薛定諤方程為核心,計算原子核滿足特定排列時,核外電子的空間、能量分布,并由此進一步得到體系的電學性質、磁學性質、光學性質、熱力學性質以及力學性質,精度高且幾乎不依賴于任何經驗參數,被廣泛應用在各類材料的模擬研究中。

經典分子力學、動力學模塊
經典分子力學、動力學模塊
03

以各類力場(勢函數)表征原子、離子及分子間相互作用,其中包含有大量基于實驗數據或者量子力學方法的經驗參數,所以,經典模擬方法具有非常高的效率,能夠計算包含數千至數十萬原子模型的相關性質,計算精度取決于勢函數及參數的適用性。

介觀動力學模塊
介觀動力學模塊
04

“模型粗粒化”是介觀模擬方法與其它模擬方法的一個顯著區別。將通常模型中的若干個原子視為一個“珠子”,由珠子構成的結構模型稱為“粗粒化模型”。介觀模塊采用各種勢函數描述珠子間的相互作用,并研究珠子的分布、運動,分析各種分布所形成的拓撲形貌以及與運動相關的結構、動力學性質。

蒙特卡洛方法模塊
蒙特卡洛方法模塊
05

蒙特卡洛方法結合分子力場(勢函數),在Materials Studio中被用來構建聚合物、溶液等無序結構模型,研究多孔材料、固體表面的氣體分子吸附,搜索分子最優構象以及晶體結構。

Q&A
你想了解的問題
都在這里
你想了解的問題 <br/>  都在這里
01.Materials Studio在高分子及其復合材料研究領域能做哪些方面的模擬工作?

Materials Studio中基于力場(勢函數)的分子力學、動力學以及蒙特卡洛模塊,包括介觀動力學模塊,可用于高效的搜索高分子的穩定構象,構建和表征高分子晶態或非晶態的結構和預測性質。

    (1)樹脂如交聯環氧樹脂的配方設計和力學性能研究,熱固性聚合物在玻璃態和橡膠態的結構與機械性能之間的關系
    (2)高分子材料的內聚能密度、玻璃化轉變溫度及共混行為及相分離形貌
    (3)阻隔包裝材料中小分子的滲透擴散研究
    (4)復合材料的界面處的分布形態(密度場)及復合材料的楊氏模量、泊松比、熱導率、透氣率等宏觀性質。


02.Materials Studio在納米材料研究領域能做哪些方面的模擬工作?

Materials Studio軟件平臺中的量子力學方法和分子力學和動力學方法結合,可以研究納米材料的微觀結構及光、電、磁、力學及熱力學相關的物理性質,化學反應活性以及自組裝、外延生長機制進行研究。 

    (1)納米材料如碳納米管、石墨烯、硅納米棒的電子結構的剪裁和控制
    (2)納米材料的催化反應機理研究和化學反應過程的研究
    (3)納米管機械性能,如在壓縮、彎曲、拉伸載荷下的屈服模擬
    (4)納米材料電子輸運性能


03.Materials Studio在非金屬領域能做哪些方面的模擬工作?

(1)搭建半導體晶體、缺陷、表界面、納米材料顆粒結構

(2)半導體如鈦酸鋇、氧化鈦、氧化鋅、等過渡金屬元素氧化物材料的摻雜缺陷結構的缺陷態、缺陷形成能、電子結構
(3)稀土發光材料等光學材料的光學性質及發光機理研究
(4)電池材料如鋰電池的設計,篩選可提高電池性能的摻雜元素;離子在電池中的擴散和遷移能壘
(5)新型多孔材料的結構設計和確認;氣體分離;吸附等溫線 
(6)新型碳材料結構設計及性質研究
(7)硬材料如氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氮化硼的力學性質、電子結構、相變、相變路徑、相變機制研究
(8)磁性材料如鐵氧體的磁學性質研究


04.Materials Studio在金屬領域能做哪些方面的模擬工作?

(1)搭建純金屬、合金、摻雜模型、位錯、層錯、孿晶、金屬納米顆粒結構

(2)合金配方設計和結構性質研究如:力學性質研究包括體彈性模量、楊氏模量泊松比;拉伸模擬研究得到抗拉強度;塑性變形(層錯和孿晶);熱力學性質;擴散遷移
(3)金屬體系常壓、高壓結構的解析和預測;相變
(4)非晶合金,金屬玻璃等非晶固體的形成機制;金屬液體的結構與性質
(5)金屬的腐蝕與防護
(6)金屬(包括堿金屬)體材料和薄膜材料的磁性研究;結構無序對磁性的影響
(7)金屬納米顆粒催化反應


05.材料基因組項目中分子模擬能做什么?

科學家想通過Materials Genome Initiative(MGI)項目,找出元素間的相互作用對材料的種類和性質帶來的廣泛影響,以這些知識為基礎,希望以更短的周期為不同應用“定制”相應材料。已經促成的來自麻省理工學院的以研究電池為主的Materials Project項目和哈佛的以清潔能源為主的Clean Energy Project計劃。二者均利用密度泛函理論(Density Functional Theory)收集巨型數據庫來預測模擬物質的實際屬性。

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