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第2章MaterialsStudio建模2.1界面常用操作2.1.1MaterialsStudio的启动从Windows“启动”菜单中选择“程序”AccelrysMaterialsStudio4.0|MaterialsStudio。如果在桌面上有MaterialsStudio图标，也可以通过双击图标来启动MaterialsStudio。在启动MaterialsStudio时，首先会出现一个所谓的欢迎界面（WelcometoMaterialsStudio），必须创建一个新的项目或从对话框中载入一个已经存在的项目。注意：如果是第一次打开MaterialsStudio，会看到一个叫做MaterialsStudio文件关联的对话框，如果出现这种情况，按照提示点击OK按钮即可。2.1.2创建项目在欢迎界面对话框上选择创建一个新的项目，然后点击OK。然后会出现新建项目对话框，选择要存储文件的位置并且键入“tiejifeijinghejin”作为文件名，然后点击OK。此时的项目管理器如图2-1所示：图2-1Project界面MaterialsStudio对中文支持不好，命名时最好用英文字母，可以右击点Rename，进行重命名。2.1.3输出图像可以将3DAtomistic文件显示的图像作为位图输出，输出的图像可以包含到其它文件中。位图图像被存储为.bmp格式，可以使用简单的位图编辑器比如Windows的画图进行编辑。从菜单栏中选择File|Export...显示Export对话框。点击Exportastype文本框右侧的选项箭头，从下拉列表中选择StructureBitmap（*.bmp）。一旦选择了位图格式，Options...按钮就被激活了。点击Options...按钮以显示BitmapExportOptions对话框。可以调节对话框中的位图图像的像素尺寸以适合相关需求。2.1.4自动保存MaterialsStudio具有自动保存功能，它可以在工作期间，以一定的时间间隔将项目中文档的变化写入硬盘中。如果希望在工作期间执行自动保存功能，则应该确保该功能是被打开的，如果有必要可以调整自动保存的时间间隔。从MaterialsStudio菜单栏上选择Tools|Options...，显示出选项对话框。在General选项卡上，确保EnableAutoSave检查框被选中，自动保存时间间隔设成10分钟。如果在保存工作之前，MaterialsStudio程序意外地结束了，比如断电或程序错误，在重新启动程序之后，则可恢复当前项目自动保存的最新的版本。注意：恢复文件选项只出现一次，如果拒绝恢复自动保存的文件，那么在硬盘上的自动保存文件将被删除。还可以通过在选项对话框的FolderLocations选项卡中指定的位置来手动恢复自动保存文件。选择选项对话框的Locations选项卡，检查AutoSave目录的默认位置，点击OK，关闭对话框。2.1.5界面介绍1、菜单栏1）File：文件。关于文件和工程操作，比如打开，保存，输入，输出和打印。2）Edit：编辑。编辑所选的物体和使用剪贴板。3）View：视图。修改MS模型的外观。4）Modify：修改。修改当前窗口物体性能。5）Build：建立。计算键的相关性质，关闭键之间的链接，氢键以及创建聚合物，晶体，表面和层状结构。6）Tools：工具。控制当前窗口的物体。7）Statistics：使用静态分析程序。8）Module：模块。使用MS模型模块。9）Window：窗口。在MS模型中组织和激活打开的文件窗口。10）Help：使用MS模型帮助系统或者其他关于MS模型的网络信息。2、工具栏：1）Standard：标准。文件操作。2）3DViewer:3D视图模式和视图控制工具。3D结构视图可能通过使用3DViewer工具栏上的按钮用不同的方法进行操作。选择不同类型的对象：在3D视图工具栏上，选择3DViewerSelectionMode按钮，然后在所建结构中通过单击选择一个单一的原子。原子变成了黄色表明它已经被选择了。通过鼠标的托拽操作可以选择一定区域内的所有对象，包括原子和键。在结构中的某个原子或键上双击鼠标可以选择整个结构。同时按住SHIFT和ALT键，右键点击并向左拖动。Rotate：旋转结构视图。等同于按Shift+鼠标右键+鼠标中键，再松开中键，即可随着鼠标移动而旋转结构视图。Zoom：向上或者右侧拖动可以增大所选结构的视图：向下或者向左侧拖动会缩小所选结构的视图。Translation：将结构沿着不同的方向平移。等同于按Shift+鼠标右键+鼠标中键，再松开右键，即可随着鼠标移动而平移结构视图。FittoView：根据窗口的尺寸，为3D结构选择合适的大小。Recenter：将结构放置到窗口的中心，结构大小不变。ResetView：将结构放置到窗口中原来的位置，并恢复原有大小。3）Sketch：原子，键，画环，修改工具。替换原子。4）Symmetry：创建，修改，找到对称系统。5）Atom&Bonds：创建原子和键，操作工具。6）Animation：在3D视图中控制动画。7）Modules：使用MS模型模块。3、三个Explorer：从View（见图2-2）的Explorer可调出此三个Explorer，并都可以通过点击标题栏并拖动将三个Explorer放到屏幕上的任何位置。图2-2调出Explorer几个重要的窗口，可分为这三类：1）JobExplorer：见图2-3，显示己完成的、正在运行的程序。所属模块（Server）；显示动态模拟的状态（status）：准备（setup）、开始（starting）、运行（running），当成功运行会出现successfully，若失败则会出现failure，此时应当选择View==ProjectLog查看错误信息，如图2-4；此外还有进度（Progress:任务以百分比显示的进度）等等。图2-3JobProject图2-4查看工程日志2）ProjectExplorer：见图2-5，显示运行的job，各种输入与输出文件，近端远程的状态都可以显示，可以查看结果、修改输出输入的相关设定。3）PropertiesExplorer：见图2-6，材料的原子及电子结构3D模型等物性数据，例如晶体晶胞边长、原子元素种类等等。均可通过双击加以修改。图2-5工程文件图2-6特性参数2.2晶胞的建立2.2.1单个晶胞的建立1、首先要有晶胞，里面建立原子结构；可以通过file==import打开进入structure内建的分类，选已经建好的结构。晶格参数都会自动显示。2、也可手工输入Fe的晶体结构。先打开NewDocument，选3Datomisticdocument，见图2-7，确定之后会给出一个空的3D对象的工作稿。再点击Build==BuildCrystal，见图2-8，弹出对话框，见图2-9，据文献[15]，得到Fe晶体的参数，手工输入晶体结构，输入空间群（Entergroup）：spacegroup-点群：1P1（原胞，对称性最低）。图2-7新建类型图2-8建立晶胞图2-9选择空间群图2-10晶格参数的设定注意：一旦在SpaceGroup选项卡上输入了spacegroup的信息，a、b、c、α、β和γ点阵参数就根据所设置的空间群的对称性被自动地设置了。这一操作将spacegroup设置为229IM-3M，Spacegroupinformation框中的信息改变，显示空间群的细节。Operators框也用与空间群相联系的对称性操作进行了更新。设置点阵参数。选择LatticeParameters选项卡，如图2-10。显示LatticeParameters，填写晶格常数，比如a，b，c的值，以及三个角度，Fe的a=b=c=3.6468，由于所选择空间群的对称性，只有某些参数能被设置。在Lengths区，给出了对称性所规定的约束的暗示，这样可以知道参数a必须等于b和c。option里面基本上是预设就可以，如图2-11。Latticeoption里的orientationstandard指晶胞在绝对坐标中的方向。图2-11Options选项卡最后按Build或者Apply就可以生成该结构的晶格模型了。3、添加原子在刚才的model中加入原子。从工具栏上蓝色球按下去，得到对话框，如图2-12所示，就可以加原子，从元素周期表中选原子Fe，如图2-13，名字自己会补，abc用分数坐标，Options选项卡（见图2-14）包括额外的键设置和笛卡儿坐标与分数坐标的选择等。这里要注意的是，在开始添加原子之前，要确保Testforbondsasatomsarecreated选项是激活的。即在AddAtoms对话框上选择Options选项卡，Testforbondsasatomsarecreated应该是被选中的。由于所建为晶胞，所以在Options中，坐标系统要选择Fractional。（Fractional坐标系统用于描述周期单胞，而Cartesian坐标系统用于描述非周期结构。）再次选择Atoms选项卡。重复操作，直到添加完晶胞中的所有原子。关闭AddAtoms框。图2-12Atoms选项卡图2-13元素周期表窗口图2-14Options选项卡在3Dmodel里可以看到这个Fe晶体。propertiesexplore的filter（见图2-15）选单选有3Dlattice，atom和symmetrysystem等。选symmetrysystem，从cellformula可以看到Fe2，表示目前晶胞是一个2颗原子的单晶铁晶胞；还可以看见密度体积等。图2-15SymmetrySystem窗口图2-16Lattice3D窗口filter里的3dlattice显示晶格信息：角度αβγ、对称性、晶胞边长、空间群等，见图2-16。以晶胞边长为例，双击可以修改。并不是所有的属性都可以编辑，不能编辑的属性以灰色显示，见图2-17。PropertiesExplorer中的每个原子的charge有两种：一种是PartialChange，一种是FormalCharge。前者比较精确，是分子上各原子的实际分布电荷，是分数；后者可以认为是各原子的得失电子个数，是整数。讨论时一般都用实际分布电荷。图2-17编辑角度2.2.2更改3D显示形式主要是DisplayStyle、DisplayOptions、Lighting以及Label的设置。1）DisplayStyle：在3d工作稿，见图2-18，按右键打开一个弹出菜单，里头DisplayStyle设置3D对象显示方式，见图2-19、图2-20。比方说atom选项里面的DisplayStyle可以选stick、ball&stick；lattice也有多种选项。图2-183D视图图2-19DisplayStyle图2-20Atom选项卡①选择Atom选单，显示原子或键的方式，这选项和所用机器显示性能有关，要是使用机器性能不好，可选择不要太多贴图的显示方式，这里选了Ballandstick显示方式：球棍模型，Stickradius则是控制键的粗细，Ballradius可以控制显示原子的半径大小。（其中：Line：线状模型，Linewidth键的粗细；Stick：棍状模型；CPK：球堆砌模型，CPKscale控制原子大小；Polyhedron：多面体堆积模型（晶体））。②Lattice：如图2-21所示：图2-21Lattice选项卡图2-22效果图左边DisplayStyle中的style下拉列表包括4个选项：Default：分子被转化为几何中心位于晶胞内。In-Cell：所有原子都被转化到单晶胞内。Original：原子由对称性定义的位置来显示，不进行额外的变换。None：原子和点阵都不显示。Range：显示在X、Y、Z方向上晶胞的数量，这是可以将我们的结构显示范围变大的功能，这里要注意的是，他只是将显示范围变大，和supercell并不相同。这功能在