利用material studio軟件制作CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)

1、2012級專業(yè)課程設(shè)計（）題目： 利用material studio軟件制作CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu) 姓名： 文美樂 班級： 應(yīng)物1203 學(xué)號： 121410020322 指導(dǎo)教師： 王會嫻 一、 課程設(shè)計目的、意義目的：1. 根據(jù)課堂講授內(nèi)容，我們做相應(yīng)的自主練習(xí)，便于消化課堂所講解的內(nèi)容。2. 通過多次反復(fù)調(diào)試程序進而積累相應(yīng)的經(jīng)驗。3. 通過完成要求的課題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，用計算機解決實際問題的能力。意義：1. 有助于加深我們對操作軟件MS的理解，通過課程設(shè)計，我們可以真正理解其應(yīng)用方向，應(yīng)用方法。2. 有利于我們空間思維的鍛煉，MS制圖能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的立體思維、培養(yǎng)分析問

2、題、解決問題能力。即使是一個簡單的空間繪圖，依然需要學(xué)生有條不理的構(gòu)思。3. 有利于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，在軟件應(yīng)用過程里，如果不夠認(rèn)真或細心，可能就無法得出正確的運行結(jié)果。我們反復(fù)調(diào)試，反復(fù)修改的過程，其實也是對我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的一個鍛煉。應(yīng)用：1MaterialsStudio 在晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用在涉及晶體結(jié)構(gòu)的課程中，學(xué)生往往需要掌握晶體的結(jié)構(gòu)和對稱性，但單純板書式教學(xué)對學(xué)生的理解作用不大，利用MaterialsStudio的建模功能可以方便的建立各種晶體的三維模型，直觀化的展示其結(jié)構(gòu)和對稱性等特點。2MS在能帶結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用固體中電子能帶結(jié)構(gòu)的計算是固體物理學(xué)的主要理論問題，晶體

3、電子能帶的理論計算方法很多，但對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)要求很高，學(xué)生學(xué)習(xí)起來往往感到無從下手。而只有讓學(xué)生參與實際晶體的能帶結(jié)構(gòu)計算，學(xué)生對該部分內(nèi)容的理解才更加深刻。MaterialsStudio中的CASTEP模塊可以完成此方面的內(nèi)容。CASTEP基于總能量的平面波贗勢理論，運用原子數(shù)目和種類來預(yù)測和計算包括晶格參數(shù)、分子對稱性、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)、固態(tài)密度、電荷密度和波函數(shù)、光學(xué)性質(zhì)。由于避免了繁雜的理論推導(dǎo)，一般學(xué)生可以很快上手，把重點放到計算結(jié)果的分析和討論上，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3.MaterialsStudio在X射線衍射教學(xué)中的應(yīng)用X射線衍射內(nèi)容在固體物理中占有重要地位，通過X射線衍

4、射實驗，人們可以對未知晶體進行結(jié)構(gòu)標(biāo)定.而一般的固體物理教材只介紹X射線衍射的原理，學(xué)生對其應(yīng)用知之甚少。我們利用Mater ialsStudio中的Reflex模塊模擬晶體材料的X光、中子以及電子等多種粉末衍射圖譜，確定晶體的結(jié)構(gòu)、解析衍射數(shù)據(jù)并用于驗證計算和實驗結(jié)果。4MS在理論化學(xué)計算軟件的應(yīng)用在眾多材料化學(xué)理論計算軟件中，MS是比較合適一般學(xué)生使用?？梢暬巧願W的材料周期性結(jié)構(gòu)和結(jié)果直觀表達。MS的操作簡單，讓學(xué)生容易接受，是適合用來作為材料研究的計算軟件。二、課程設(shè)計具體內(nèi)容。1、能夠生成Projects ，打開已有的晶體結(jié)構(gòu)并且觀察3D 文檔（生成一個Projects，打開已有的晶

5、體結(jié)構(gòu)并且觀察3D 文檔，顯示三維棍棒型的圖形）2幅圖生成一個Projects打開已有的晶體2、能夠繪制有機分子（制一幅有機分子圖，并顯示鍵長和鍵角） 繪制苯甲酰胺分子 a.b. 加H；旋轉(zhuǎn)方向后如下圖c.測鍵長d.測鍵角3、繪制CaTiO3 晶體的晶體結(jié)構(gòu)，要求給出具體的操作過程，并把Ca、Ti、O名稱標(biāo)在相應(yīng)的原子上，給出原子的坐標(biāo)。（1）打開一個新的3D Viewer，從Build菜單選擇Crystal下的Build Crystal打開相關(guān)的晶體模建對話框。在Space Group欄中，選擇Enter Group，輸入PM-3M，在Lattice Paramenters欄中，在相應(yīng)的地方

6、輸入CaTiO3 晶體的晶胞參數(shù)a=b=c=3.893A。按下Build 按鈕，一個空的晶胞就會出現(xiàn)在文檔中，關(guān)閉對話框。（2）Atom and Bond 工具欄上單擊Add Atoms按鈕，打開Add Atom 對話框。加入Ti原子，坐標(biāo)為（0.5,0.5,0.5），加入Ca原子，坐標(biāo)為（0,0,0）。加入O原子，坐標(biāo)為（0.5，0.5，0）。給原子標(biāo)記：按Ctrl選中相同原子，在3D viewer上按右鍵，選擇label打開對話框。在Custom text中分別輸入原子的名稱Ca，Ti，O按Apply，如圖，Ca，Ti，O出現(xiàn)在選中的原子上。原子坐標(biāo)：四、設(shè)計總結(jié)、感想。此次課程設(shè)計雖然只有短短四周，但每周課程都相當(dāng)充實。一些學(xué)習(xí)資料本該是同學(xué)們自己搜尋的，但老師很貼心的幫忙搜集了最有效的，最易懂的課程相關(guān)資料，并分發(fā)到同學(xué)們各自的電腦上。前期由于我要考研，老師很體諒的放松了我們學(xué)習(xí)的時間，給我們充分的考研沖刺動力。考研結(jié)束后，為了不影響，并趕上其他同學(xué)，老師充分為我們解答課程問題。經(jīng)過老師多方面的指點，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟。課程設(shè)計是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門教學(xué)習(xí)方法的課程，給了我很多學(xué)習(xí)上的啟示，