建立聚合物及混合

1、具體步驟：建立兩個同構(gòu)均聚物首先，用聚合物構(gòu)建功能構(gòu)建聚苯乙烯和聚丙烯。均聚物對話框如下: 在這里，要建立18個重復(fù)單元的聚丙烯聚合體。把Repeat unit改為propylene，把Chain length改為18。把Tacticity設(shè)為Syndiotactic。點擊Build按鈕建立聚合體。同時會產(chǎn)生 一個名為polypropylene.xsd的3D原子論文件。接下來建立聚苯乙烯聚合體，把Library改 為vinyls，Repeat unit改為styrene，其他不變，點擊Build按鈕建立聚合體。同時會產(chǎn)生一 個名為Polystyrene.xsd的3D原子論文件。2,使用Disc

2、over進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化當(dāng)聚合體建立好后，還沒有進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，因此要首先用Discover進行結(jié)構(gòu)的初步優(yōu)化。 在工具欄中選擇Discover模塊，然后選擇Minimizer項，或從菜單欄中選Modules I Discover I Minimizer，出現(xiàn) Discover Minimization 對話框如下：對話框中Maximun iteration的默認(rèn)值為5000，而這里我們只需要模擬得到初步的結(jié)構(gòu)，所 以不需要那么多步，只需2000就可以。所以把Maximun iteration值改為2000。點擊Minimize 按鈕進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，工作管理器(Job Explorer

3、)提供了工作的基本信息，比如進程。生成的 名為Polystyrene Disco Min的文件儲存著計算結(jié)果。幾秒鐘后，一個圖表文件和一個狀態(tài)文 件會顯示出來，讀者可以通過它們監(jiān)視工作進程。當(dāng)工作完成后，所有結(jié)果都儲存在名為 Disco Min的文件夾中。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)文件叫做polystyrene.xsd，儲存在Polystyrene Disco Min 文件夾中polystyrene.out文件儲存著結(jié)果中所有的能量信息。這項工作做完后，進行另一個聚合體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在工程管理器(Project Explorer)中 雙 擊Polypropylene.xsd文件，在Discover Minim

4、ization對話框中點擊 Minimize按鈕對聚丙烯 進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。當(dāng)工作完成后，儲存工程后關(guān)閉所有窗口，在工具欄的文件下拉菜單中點 Save Project 按鈕 ，然后進入 Windows I Close All,關(guān)閉所有窗口。在 Polystyrene Disco Min 文件夾中雙擊 Polystyrene.xsd，在 Polypropylene Disco Min 文件夾中雙擊 Polypropylene.xsd， 兩個文件顯示在工作區(qū)。3 .使用Amorphous Cell建立無定形混合體當(dāng)建立聚合物時，要把它們結(jié)合在同一個無定形單元中。在工具欄中選Amorphous Cell

5、 中的 Construction，或在菜單欄中選擇 Modules I Amorphous Cell I Construction，Amorphous Cell Construction dialog 顯示如下：首先，把要定義的聚合體添加在單元中，激活Polystyrene.xsd在Construct標(biāo)簽頁中的Constituent Molecules 欄點擊 Add 按鈕，激活 Polypropylene.xsd 點擊 Add 按鈕。在這類計算中，應(yīng)該構(gòu)建多個不同的構(gòu)型來計算，以便獲得內(nèi)聚能密度的平均值，這樣會更 貼近真實結(jié)果，但在指南中只計算一種構(gòu)型的值，讀者有興趣可以多做幾組。Const

6、ituent Molecules中默認(rèn)的聚合物個數(shù)為10,本節(jié)模擬中不需要那么多，因此要把10改為1。把 Number of configurations的值從10改為1。接下來要定義無定形聚合物的目標(biāo)密度，本次 模擬中選用的值為0.9，把Target density of final configurations的值從1改為0.9。密度改 變后，晶格參數(shù)會自動調(diào)整。在進行計算之前還要對計算步驟數(shù)目進行修改，翻到Preferences 標(biāo)簽頁在Refinement options欄中把Dynamics steps改為500。注：在真實模擬中，模擬時 間要足夠長才能使無定形單元達(dá)到平衡。在工程管

7、理器(Project Explorer)中點擊工程的根， 在Amorphous Cell Construction對話框中點擊Construct。幾秒后，工程管理器中會產(chǎn)生一 個名為Polymer AC Constr的文件夾，同時工作管理器會顯示工作狀態(tài)。工作管理器中不僅 顯示了與工程有關(guān)的所有信息，還顯示了其他的一些很有用的信息，比如服務(wù)器相關(guān)信息等， 如果需要，還可以通過它使工作停止。對胞進行分子動力學(xué)模擬假設(shè)經(jīng)過以上的模擬，無定形聚合物已經(jīng)達(dá)到很好的平衡，接下來就可以進行結(jié)果的計算， 計算內(nèi)聚能密度。在工具欄中選Amorphous Cell中的Dynamics，或在菜單欄中選擇Modul

8、es I Amorphous CellDynamics， Amorphous Cell Molecular Dynamics 對話框顯示如下把Equilibration time和 Dynamics time的值改為1.0。翻到Trajectory標(biāo)簽頁。軌跡文件可以 部分的輸出也可以全部輸出，部分輸出的軌跡文件包含的信息有限，只有與運行有關(guān)的信息， 不包括如速率、溫度等進一步的信息。當(dāng)進行一項真實模擬時，建議讀者先看一下相關(guān)的幫 助文件，它可以指導(dǎo)你采用哪種方式。在計算內(nèi)聚能密度時，只需采用部分輸出就可以。把 Frame output every設(shè)為100。這意味著軌跡文件包含 10個結(jié)構(gòu)。

9、使 Amorphous Cell Construction計算產(chǎn)生的軌跡文件處于激活狀態(tài)，點擊run按鈕。當(dāng)計算完畢后，在菜單欄 中選擇File | Save Project保存工程。計算內(nèi)聚能密度當(dāng)?shù)玫杰壽E文件后，就可以用Amorphous Cell Analysis計算內(nèi)聚能密度。在工具欄中選擇 Amorphous Cell 中的 Analysis 或在菜單欄中選擇 Modules | Amorphous Cell | Analysis， Amorphous Cell Analysis 對話框顯示如下：在對話框的第一部分顯示了可以分析的所有項目。打開Energetic項，選擇Cohesiv

10、e energy density。在這個對話框中，讀者可以選擇某個結(jié)構(gòu)進行分析，也可以選擇所有結(jié)構(gòu)中的合理 結(jié)構(gòu)進行分析。分析合理結(jié)構(gòu)時，可以在同一結(jié)構(gòu)中進行多向動力學(xué)模擬。在本指南中，要 進行的是對合理結(jié)構(gòu)做一項動力學(xué)分析。使Amorphous Cell Dynamics模擬得到的軌跡文件 處于激活狀態(tài)，點擊Logical trajectory 中的 Define.，在 Trajectory Specification對話框中點 擊Add to listo關(guān)閉Trajectory Specification對話框。在有些情況下，比如要進行某氣體在聚 合物中的擴散系數(shù)的模擬時，要選擇所分析的物

11、體進行模擬，這時，就要把分析對象定義為 一個單元，然后選擇這個單元，進行模擬。在本指南中，不需要定義任何單元，直接分析就 可以。點擊Analyze按鈕。分析結(jié)果儲存在Polymer AC Cohesive Energy Density文件夾中。 打開polystyrene.out文件，在菜單欄中選擇 Edit | Find.在Find what文本框中鍵入 Cohesive點擊Find。文本文件中的平均內(nèi)聚能密度的單位是cal/m3和J/m3。內(nèi)聚能密度 是用來定義聚合物的可混合性的物理量?；旌夏芘c混合體系的內(nèi)聚能密度以及所含純物質(zhì)的 內(nèi)聚能密度關(guān)系如下：其中？ A和？ B分別是混合物中A、B

12、組分所占的體積信息來源：51承壓設(shè)備論壇 HYPERLINK 原文鏈接： HYPERLINK /thread-47861-1-1.html /thread-47861-1-1.html利用materials studio建立晶體模型的步驟2006-11-12 12:26建立模型是利用materials studio進行任何計算的前提，materials studio可以建立各種材料的結(jié)構(gòu)包 括晶體、玻璃、有機物等，下面介紹建立晶體模型的步驟。1、啟動 materials studio 時會提示：create a new project or open an existing project在

13、這里選擇create a new project，然后會出現(xiàn)的窗口選擇new project保存的目錄和名稱，這里選 擇默認(rèn)，默認(rèn)的保存目錄為 C:Documents and SettingsyugangMy DocumentsMaterials Studio Projects，project 名稱為 untitled；2、在 project 窗口內(nèi)，untitled 右鍵 new/3D atomistic Document.xsd，以建立保存材料結(jié) 構(gòu)模型的文件，在所打開的文件窗口可以建立、編輯所建立的各種模型這是所有計算的前提；3、然后在菜單欄 build/crystals/build c

14、rystal4、出現(xiàn)的build crystal窗口中有三個標(biāo)簽，第一個是選擇晶體所在的空間群space group,以NaCl 晶體為例空間群為FM-3M(225)，在第二個標(biāo)簽lattice parameters中填寫晶格常數(shù)，由于是立方 晶系只需填一個length a；完成后選擇build將回到原3D窗口將看到一個晶格框架；5、通過工具欄或者build/add atom出現(xiàn)添加原子窗口，首先添加Na，坐標(biāo)a、b、c為0，再添加Cl原子a、b、c坐標(biāo)為(0，0.5, 0)這樣，NaCl晶體就建立起來了6、在3D模型文件窗口右鍵出現(xiàn)的菜單選擇display style窗口選擇顯示模式，選擇b

15、all and stick7、完成后NaCl晶體模型為說明：在建立模型輸入原子坐標(biāo)是只輸入不同原子的一個坐標(biāo)，這里的不同包括種類不同和位置不同，之 所以只需輸入一個是因為先選擇了空間群，在空間群的限制下，與該坐標(biāo)相對應(yīng)的對稱位置都被添加上原 子。晶體空間群可以通過http:/icsd.ill.fr/icsd/查詢，不過只有部分是免費的；也可以通過PDF(Powder Diffraction File)卡片查詢晶體結(jié)構(gòu)的信息。materials studio軟件中高分子材料模擬的力場選擇原創(chuàng)2008-06-24 10:52:01目 苣我頂二口 ,., 子號：大中小materials studio

16、軟件中與高分子模擬有關(guān)的力場主要有COMPASS力場、PCFF力場、CVFF力場及通用力場等，分述如下。1 COMPASS 力場COMPASS力場是第一個把以往分別處理的有機分子體系的力場與無機分子體系的力場統(tǒng)一的分子力場。COMPASS力場能夠模擬小分子與高分子，一些金屬 離子、金屬氧化物與金屬。在處理有機與無機體系時，采用分類別處理的方式，不同的體系采用不同的模型，即使對于兩類體系的混合，仍然能夠采用合理的模 型描述。COMPASS力場覆蓋的化學(xué)結(jié)構(gòu)見表1。表1 COMPASS力場覆蓋的化學(xué)結(jié)構(gòu)有機分子，高分子，氣態(tài)分子烷烴CHn 2n+2烯烴CH n 2n快烴CHn n苯/芳香烴CH,

17、-CH, C H6 66 512 10環(huán)烷烴CH n 2n醚-R-O-R-乙縮醛-C(OR)-2醇-R-OH苯酚Ar-OH胺-NR2氨NH3醛/酮-CO-羧酸-COOH酯-COO-碳酸鹽-OCOO-酰胺-CONH-氨基甲酸酯/氨基甲酸乙酯-OCONH-硅氧烷-S-O-S-硅烷-SS小分子O,N, H,HO,CO, CO, CS,SO, SO,NO, NO,222222232NH3, He, Ne, Ar, Kr, Xe鹵烴R-X (X=F, Cl)膦腈-N=P%- (X=F, Cl, NR, OR, R)硝基-NO2腈R-CN異氤化物RNCO硫化物RSR硫醇RSH氨基氧化物NR3O芳香族鹵化物

18、Ar-Cl, Ar-F氨腈-N=C=O硝酸鹽R-O-NO2無機分子金屬Al, Na, Pt, Pd, Au, Ag, Sn, K, Li, Mo, Fe, W, Ni,Cr, Cu, Pb, Mg金屬鹵化物L(fēng)i+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg+, Ca+, Fe+, Cu+, Zn+, F-, Cl-,Br-, I-氧化硅/硅酸鋁SiO2, AlO2金屬氧化物L(fēng)i O, Na O, K O, MgO, CaO, SrO, BaO, TiO, Fe O, Al 0 ,22222 32 3Sn2, SiO2CFF力場Hagler等人開發(fā)的CFF力場包括CFF91、CFF93、PCF

19、F、CFF95等，是第二 代半經(jīng)驗力場算法，遠(yuǎn)比上述經(jīng)典力場復(fù)雜，需要大量的力參數(shù)。其能量計算包 含了交叉耦合作用校正。這類計算方法中的參數(shù)主要由以下物質(zhì)實驗或計算數(shù)據(jù) 得到：含H,C,N,O,S以及P的化合物，主要是由這些元素相互之間形成的物質(zhì)； 鹵素原子以及離子；堿金屬陽離子以及某些在生物化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)重要的金屬二價陽 離子。PCFF基于CFF91構(gòu)建，主要增加了聚合物，金屬以及分子篩體系方面的計 算參數(shù)，是適用于高分子的力場，它可用來預(yù)測有機高分子、沸石分子體系。CVFF力場CVFF力場全名為一致性價力場(consistant valence force field),最初以 生化分子為主，

20、適應(yīng)于計算氨基酸、水及含各種官能團的分子體系。其后，經(jīng)過 不斷的強化，CVFF力場可適用于計算多肽、蛋白質(zhì)與大量的有機分子。此力場 以計算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與結(jié)合能最為準(zhǔn)確，亦可提供合理的構(gòu)型能與振動頻率。4通用力場前述的力場由于最初的設(shè)計都是針對有機分子或生化分子，故僅能涵蓋周期 表中的部分元素，其力場參數(shù)多由擬合計算與實驗值或量子計算值而來。為使力 場能廣泛地適應(yīng)于整個周期表所涵蓋的元素，發(fā)展了通用力場。在高分子模擬領(lǐng) 域應(yīng)用最多最廣泛的力場是近年發(fā)展起來的通用力場，包括Dreiding力場、 UFF力場、ESFF力場等，這些力場的使用范圍幾乎覆蓋了元素周期表中的所有 元素。Dreiding 力場Dreiding力場是Mayo、Olafson等人于1990年開發(fā)的一種較好的、具有 各種用途的力場，它的最大優(yōu)點在于有很強的預(yù)測能力，相對于那些為十分有 限的體系提供較高精確度的特殊力場，Dreiding力場允許合理地預(yù)測大量的體 系，包括那些含有新元素化合類型的體系，以及沒有或很少實驗數(shù)據(jù)