建立聚合物及混合

1、具體步驟：建立兩個(gè)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(duì)話框如下: 在這里，要建立18個(gè)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(diǎn)擊Build按鈕建立聚合體。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)名為polypropylene.xsd的3D原子論文件。接下來(lái)建立聚苯乙烯聚合體，把Library改 為vinyls，Repeat unit改為styrene，其他不變，點(diǎn)擊Build按鈕建立聚合體。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一 個(gè)名為Polystyrene.xsd的3D原子論文件。2,使用Disc

2、over進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化當(dāng)聚合體建立好后，還沒(méi)有進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，因此要首先用Discover進(jìn)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(xiàng)，或從菜單欄中選Modules I Discover I Minimizer，出現(xiàn) Discover Minimization 對(duì)話框如下：對(duì)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(diǎn)擊Minimize 按鈕進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中，工作管理器(Job Explorer

3、)提供了工作的基本信息，比如進(jìn)程。生成的 名為Polystyrene Disco Min的文件儲(chǔ)存著計(jì)算結(jié)果。幾秒鐘后，一個(gè)圖表文件和一個(gè)狀態(tài)文 件會(huì)顯示出來(lái)，讀者可以通過(guò)它們監(jiān)視工作進(jìn)程。當(dāng)工作完成后，所有結(jié)果都儲(chǔ)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(chǔ)存在Polystyrene Disco Min 文件夾中polystyrene.out文件儲(chǔ)存著結(jié)果中所有的能量信息。這項(xiàng)工作做完后，進(jìn)行另一個(gè)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(duì)話框中點(diǎn)擊 Minimize按鈕對(duì)聚丙烯 進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。當(dāng)工作完成后，儲(chǔ)存工程后關(guān)閉所有窗口，在工具欄的文件下拉菜單中點(diǎn) Save Project 按鈕 ，然后進(jìn)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(gè)文件顯示在工作區(qū)。3 .使用Amorphous Cell建立無(wú)定形混合體當(dāng)建立聚合物時(shí)，要把它們結(jié)合在同一個(gè)無(wú)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(yè)中的Constituent Molecules 欄點(diǎn)擊 Add 按鈕，激活 Polypropylene.xsd 點(diǎn)擊 Add 按鈕。在這類計(jì)算中，應(yīng)該構(gòu)建多個(gè)不同的構(gòu)型來(lái)計(jì)算，以便獲得內(nèi)聚能密度的平均值，這樣會(huì)更 貼近真實(shí)結(jié)果，但在指南中只計(jì)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(gè)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(lái)要定義無(wú)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(huì)自動(dòng)調(diào)整。在進(jìn)行計(jì)算之前還要對(duì)計(jì)算步驟數(shù)目進(jìn)行修改，翻到Preferences 標(biāo)簽頁(yè)在Refinement options欄中把Dynamics steps改為500。注：在真實(shí)模擬中，模擬時(shí) 間要足夠長(zhǎng)才能使無(wú)定形單元達(dá)到平衡。在工程管

7、理器(Project Explorer)中點(diǎn)擊工程的根， 在Amorphous Cell Construction對(duì)話框中點(diǎn)擊Construct。幾秒后，工程管理器中會(huì)產(chǎn)生一 個(gè)名為Polymer AC Constr的文件夾，同時(shí)工作管理器會(huì)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(guò)它使工作停止。對(duì)胞進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬假設(shè)經(jīng)過(guò)以上的模擬，無(wú)定形聚合物已經(jīng)達(dá)到很好的平衡，接下來(lái)就可以進(jìn)行結(jié)果的計(jì)算， 計(jì)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(duì)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(yè)。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(yùn)行有關(guān)的信息， 不包括如速率、溫度等進(jìn)一步的信息。當(dāng)進(jìn)行一項(xiàng)真實(shí)模擬時(shí)，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(jì)算內(nèi)聚能密度時(shí)，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(gè)結(jié)構(gòu)。

9、使 Amorphous Cell Construction計(jì)算產(chǎn)生的軌跡文件處于激活狀態(tài)，點(diǎn)擊run按鈕。當(dāng)計(jì)算完畢后，在菜單欄 中選擇File | Save Project保存工程。計(jì)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(jì)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(duì)話框顯示如下：在對(duì)話框的第一部分顯示了可以分析的所有項(xiàng)目。打開(kāi)Energetic項(xiàng)，選擇Cohesiv

10、e energy density。在這個(gè)對(duì)話框中，讀者可以選擇某個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，也可以選擇所有結(jié)構(gòu)中的合理 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。分析合理結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在同一結(jié)構(gòu)中進(jìn)行多向動(dòng)力學(xué)模擬。在本指南中，要 進(jìn)行的是對(duì)合理結(jié)構(gòu)做一項(xiàng)動(dòng)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(diǎn)擊Logical trajectory 中的 Define.，在 Trajectory Specification對(duì)話框中點(diǎn) 擊Add to listo關(guān)閉Trajectory Specification對(duì)話框。在有些情況下，比如要進(jìn)行某氣體在聚 合物中的擴(kuò)散系數(shù)的模擬時(shí)，要選擇所分析的物

11、體進(jìn)行模擬，這時(shí)，就要把分析對(duì)象定義為 一個(gè)單元，然后選擇這個(gè)單元，進(jìn)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(diǎn)擊Analyze按鈕。分析結(jié)果儲(chǔ)存在Polymer AC Cohesive Energy Density文件夾中。 打開(kāi)polystyrene.out文件，在菜單欄中選擇 Edit | Find.在Find what文本框中鍵入 Cohesive點(diǎn)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(lái)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(lái)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(jìn)行任何計(jì)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(jī)物等，下面介紹建立晶體模型的步驟。1、啟動(dòng) materials studio 時(shí)會(huì)提示：create a new project or open an existing project在

13、這里選擇create a new project，然后會(huì)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(kāi)的文件窗口可以建立、編輯所建立的各種模型這是所有計(jì)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(gè)標(biāo)簽，第一個(gè)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(gè)標(biāo)簽lattice parameters中填寫(xiě)晶格常數(shù)，由于是立方 晶系只需填一個(gè)length a；完成后選擇build將回到原3D窗口將看到一個(gè)晶格框架；5、通過(guò)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(lái)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(shuō)明：在建立模型輸入原子坐標(biāo)是只輸入不同原子的一個(gè)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(gè)是因?yàn)橄冗x擇了空間群，在空間群的限制下，與該坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的對(duì)稱位置都被添加上原 子。晶體空間群可以通過(guò)http:/icsd.ill.fr/icsd/查詢，不過(guò)只有部分是免費(fèi)的；也可以通過(guò)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(chǎng)選擇原創(chuàng)2008-06-24 10:52:01目 苣我頂二口 ,., 子號(hào)：大中小materials studio

16、軟件中與高分子模擬有關(guān)的力場(chǎng)主要有COMPASS力場(chǎng)、PCFF力場(chǎng)、CVFF力場(chǎng)及通用力場(chǎng)等，分述如下。1 COMPASS 力場(chǎng)COMPASS力場(chǎng)是第一個(gè)把以往分別處理的有機(jī)分子體系的力場(chǎng)與無(wú)機(jī)分子體系的力場(chǎng)統(tǒng)一的分子力場(chǎng)。COMPASS力場(chǎng)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(jī)與無(wú)機(jī)體系時(shí)，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(duì)于兩類體系的混合，仍然能夠采用合理的模 型描述。COMPASS力場(chǎng)覆蓋的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。表1 COMPASS力場(chǎng)覆蓋的化學(xué)結(jié)構(gòu)有機(jī)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(wú)機(jī)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(chǎng)Hagler等人開(kāi)發(fā)的CFF力場(chǎng)包括CFF91、CFF93、PCF

19、F、CFF95等，是第二 代半經(jīng)驗(yàn)力場(chǎng)算法，遠(yuǎn)比上述經(jīng)典力場(chǎng)復(fù)雜，需要大量的力參數(shù)。其能量計(jì)算包 含了交叉耦合作用校正。這類計(jì)算方法中的參數(shù)主要由以下物質(zhì)實(shí)驗(yàn)或計(jì)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(yáng)離子以及某些在生物化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)重要的金屬二價(jià)陽(yáng) 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(jì) 算參數(shù)，是適用于高分子的力場(chǎng)，它可用來(lái)預(yù)測(cè)有機(jī)高分子、沸石分子體系。CVFF力場(chǎng)CVFF力場(chǎng)全名為一致性價(jià)力場(chǎng)(consistant valence force field),最初以 生化分子為主，

20、適應(yīng)于計(jì)算氨基酸、水及含各種官能團(tuán)的分子體系。其后，經(jīng)過(guò) 不斷的強(qiáng)化，CVFF力場(chǎng)可適用于計(jì)算多肽、蛋白質(zhì)與大量的有機(jī)分子。此力場(chǎng) 以計(jì)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(dòng)頻率。4通用力場(chǎng)前述的力場(chǎng)由于最初的設(shè)計(jì)都是針對(duì)有機(jī)分子或生化分子，故僅能涵蓋周期 表中的部分元素，其力場(chǎng)參數(shù)多由擬合計(jì)算與實(shí)驗(yàn)值或量子計(jì)算值而來(lái)。為使力 場(chǎng)能廣泛地適應(yīng)于整個(gè)周期表所涵蓋的元素，發(fā)展了通用力場(chǎng)。在高分子模擬領(lǐng) 域應(yīng)用最多最廣泛的力場(chǎng)是近年發(fā)展起來(lái)的通用力場(chǎng)，包括Dreiding力場(chǎng)、 UFF力場(chǎng)、ESFF力場(chǎng)等，這些力場(chǎng)的使用范圍幾乎覆蓋了元素周期表中的所有 元素。Dreiding 力場(chǎng)Dreiding力場(chǎng)是Mayo、Olafson等人于1990年開(kāi)發(fā)的一種較好的、具有 各種用途的力場(chǎng)，它的最大優(yōu)點(diǎn)在于有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力，相對(duì)于那些為十分有 限的體系提供較高精確度的特殊力場(chǎng)，Dreiding力場(chǎng)允許合理地預(yù)測(cè)大量的體 系，包括那些含有新元素化合類型的體系，以及沒(méi)有或很少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)