Materialsstudio-Forciteplus培训资料

2013/1/91单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级MSForcitePlus培训资料第三级第四级第五级MaterialsStudio中文培训资料Version2010Version2010Copyright©2010,NeotridentTechnologyLtd.Allrightsreserved.培训讲义单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式MSForcitePlus2013/1/92培训内容•MaterialsStudio•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述•MSForcitePlus参数设置技巧•MSForcitePlus应用实例•MSForcitePlushands-on练习Q&A•Q&A培训内容•MaterialsStudio•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述•MSForcitePlus参数设置技巧•MSForcitePlus应用实例•MSForcitePlushands-on练习Q&A•Q&A2013/1/93•可兼顾科研和教学需求•可在大规模机群上进行并行计算•客户端-服务器计算方式MaterialsStudio是整合的计算模拟平台•全面的应用领域-固体物理与表面化学-催化、分离与化学反应半导体功能材料单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式–Windows,Linux–最大限度的使用已有IT资源•包含多种计算方法–DFT及半经验量子力学–线形标度量子力学–分子力学QM/MM方法-半导体功能材料-金属与合金材料-特种陶瓷材料-高分子与软材料-纳米材料-材料表征与仪器分析-晶体与结晶-构效关系研究与配方设计-……–QM/MM方法–介观模拟–统计方法–分析仪器模拟–……MaterialsStudio可对不同时间和空间尺度的体系进行研究单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式2013/1/94培训内容•MaterialsStudio•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述•MSForcitePlus参数设置技巧•MSForcitePlus应用实例•MSForcitePlushands-on练习Q&A•Q&A分子力学方法使用球和弹簧来描述原子之间所成的共价键包括非键VanderWaals作用和静电相互作用单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式通过实验手段和/或QM计算来获取相关参数通常与动力学、结构优化或者蒙特卡罗方法联用非常适合于模拟分子与晶体间的相互作用吸附能吸附等温线扩散速率分离沸石体系IR光谱高分子性质粘性粘性玻璃态结构2013/1/95模块的概念——分子力学qnbrNVVVVVrrrV2111),...,,(单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式jijijipairsijijijijdihedralseqanglebondseqrqqrBrAnKKrrK),(61222][)]cos(1[][21][21Morse二次方项ijjijipairsr),(三次方项二次方项拟合区三次方项拟合区力场表达式–Part2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式2013/1/96CVFF力场函数形式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式PCFF&COMPASS函数形式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式2013/1/97Etotal=Evalence+Ecrossterm+Enon-bond力场（ForceField）EE+E+E+E+E单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式Evalence=Ebond+Eangle+Etorsion+Eoop+EUBEbond键伸缩能Etorsion二面角扭转能Eangle键角弯曲能EUBUrey-Bradley项Eoop离平面相互作用项Etotal=Evalence+Ecrossterm+Enon-bond力场（ForceField）E共价交叉项单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式Ecrossterm共价交叉项缘于两个或多个“弹簧”之间的耦合，是对独立“弹簧”模型的校正二代力场中引入共价交叉项，实现更高的精度。一般包括：stretch-stretch、stretch-bend-stretch、bend-bend、torsion-stretchtorsion-bend-bendbend-torsion-bendtorsion-stretch、torsion-bend-bend、bend-torsion-bend、stretch-torsion-stretch2013/1/98Etotal=Evalence+Ecrossterm+Enon-bond力场（ForceField）EE+E+E单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式Enon-bond=EvdW+ECoulomb+Ehbond•EvdWvanderWaals能•Ecoulomb静电（库仑）相互作用能coulomb•Ehbond氢键作用能分子力学的本质单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式分子力学本质上是能量最小化方法。分子力学从几个主要的典型结构参数和作用力出发来讨论描述结构，即用势能函数来表示当键长、键角、二面角等结构参数以及非键作用等偏离“理想”值时分子能量的变化采用优化的方法寻找分子能量处于离“理想”值时分子能量的变化。采用优化的方法，寻找分子能量处于极小值状态时分子的构型。2013/1/99MS中的力场（ForcitePlus）ConsistentForcefields（一致性力场）单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式所有的一致性力场均含有相同的函数形式，差别在于参数化的适用范围略有不同，即：参数值上有微小差别。•COMPASS•pcffMS中的力场（ForcitePlus）COMPASSCondensed-phaseOptimizedMolecularPotentialsforAtomisticSimulationStudies单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式abinitio力场，大多数参数来自于abinitio计算。COMPASS力场适合于共价分子体系，包括大多数常见有机物、无机物和聚合物、金属、金属氧化物和金属卤化物。•GroupA共价模型，有机物、聚合物和气体分子•GroupB离子模型，金属、金属氧化物、金属卤化物、沸石（0K）COMPASS26增加二苯醚、苯腈、叠氮化物、醇类新参数，改进甲烷的参数COMPASS27加入二硫键基团的参数COMPASS加入硫酸根、磺酸根基团的参数2013/1/910MS中的力场（ForcitePlus）pcffpolymerconsistentforcefield基于CFF91力场发展而来适用于聚合物及有机物单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式基于CFF91力场发展而来，适用于聚合物及有机物。Pcff力场可用于聚碳酸酯类、多糖类等聚合物、无机和有机材料，包括约20种金属（Li,K,Cr,Mo,W,Fe,Na,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Al,Sn,Pb）、糖类、脂类和核酸，以及惰性气体（He,Ne,Kr,Xe）。pcff力场会有所更新，最新的版本始终命名为pcff。于此同时，较早的一个版本也会保留下来，用于验证和已有工作的继续，例如pcff30。MS中的力场（ForcitePlus）cvffconsistent-valenceforcefield一致性价力场，最初以生化分子为主，后经不断强化，适用于各种多肽、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式致性价力场，最初以生化分子为主，后经不断强化，适用于各种多肽、蛋白质与大量的有机分子体系。cvffcvff_nocross_nomorse当体系能量较高时，Morse函数会允许成键原子分离至不合理的距离。当体系结构远离平衡时，交叉项可能是不稳定的。2013/1/911MS中的力场（ForcitePlus）普适力场适度的准确预测Universal元素周期表的完整覆盖适用于计算有机主族无机分子和金单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式Universal元素周期表的完整覆盖。适用于计算有机、主族无机分子和金属络合物的几何结构、构象能量差异。对于有机金属体系或其他力场不包含相关参数的体系，推荐使用该力场。Dreiding基于杂化规则的力常数和几何结构参数。适用于计算有机、生物和主族无机分子的几何结构、构象能、分子间结合能和晶体堆积。力场类型（forcefieldtype）又称势能类型，力场原子类型，或原子类型力场类型给出了原子的局域微观化学环境本质。单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式力场类型给出了原子的局域微观化学环境本质。通常会涉及到：•元素•成键数目•键合原子数目、类型•杂化态•形式电荷例如右图中，pcff力场下甲苯分子各原子的力场类型2013/1/912•支持多种分子力场•对各种体系均适用•随着计算机软硬件的发展，近年来备受重视ForcitePlus是先进的分子力学和分子动力学模拟程序单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式其研究领域包括：•计算径向分布函数，取向关联函数和散射曲线•测量距离、角度和旋转半径的分布•给出特定成分的浓度曲线•绘制温度、压力、体积、应力以及单胞参数•给出分子力学和分子动力学模拟的势能及其组成项、动能和总能量值•材料力学性质研究•计算偶极相关函数•大量分子体系的内聚能密度和溶解性参数•对于估算自扩散系数的均方位移和速度相关函数•在学习表中观察并绘制轨迹数据按任意性质排序，如，按能量排序，找到最低能量构型ForcitePlus:基本任务•单点能计算何优化单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•几何优化•动力学计算•淬火模拟•退火模拟•内聚能密度的计算•力学特性的计算2013/1/913ForcitePlus:各类性质分析•学习表中观察并绘制轨迹数据•速度相关函数•总动能•距离、角度和旋转半径分布单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•温度、压力•应力相关函数•取向关联函数•散射曲线•径向分布函数•势能项组成•均方位移•焓变动态波动特征•动态波动特征•偶极相关函数•密度、单胞参数•浓度分布曲线培训内容•MaterialsStudio•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式•分子力学原理简介及MSForcitePlus概述•MSForcitePlus参数设置技巧•MSForcitePlus应用实例•MSForcitePlushands-on练习Q&A•Q&A2013/1/914Setup菜单•计算任务(Task)ForcitePlus的参数设置单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式单点能计算；几何优化；动力学计算；淬火模拟；退火模拟；内聚能密度的计算；力学特性的计算•精度控制(Quality)Setup菜单------GeometryOptimization/More•算法(Algorithm)ForcitePlus的参数设置单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式(g)精确计算法(Smart)；最速下降法(Steepestdescent);共轭梯度法(Conjugategradient);牛顿法(Quasi-Newton)；ABNR法•精度控制(Quality)能量(Energy);力(Force)；应力(stress);位置(