基本介紹中文名:None mbth: Materials Studio解釋:仿真軟件制造商:美國Aelrys公司用途:新壹代材料計算軟件，誕生背景，軟件描述，模塊，誕生背景:美國Aelrys公司的前身是四家世界領先的科學軟件公司――美國分子模擬公司(MSI)，Geics計算機集團(GCG)。2006年6月1日合並的英國Synopsys Scient ific Systems公司和牛津分子集團(OMG)公司，是全球唯壹能夠提供分子模擬、材料設計、化學信息學和生物信息學綜合解決方案和相關服務的軟件提供商。Aelrys materials science的軟件產品提供了全面完善的模擬環境，可以幫助研究人員建立、顯示和分析分子、固體和表面的結構模型，研究和預測材料的相關性質。Aelrys的軟件是壹個高度模塊化的集成產品，用戶可以自由定制和購買自己的軟件系統，以滿足研究工作的不同需求。Aelrys軟件用於材料科學研究的主要產品有運行在UNIX工作站系統上的Cerius2軟件和新開發的基於PC平臺的Materials Studio軟件。Aelrys材料科學軟件廣泛應用於石化、化工、制藥、食品、石油、電子、汽車、航空航天等工業和教育研究部門，在上述領域具有較大影響力的世界各大跨國公司和著名研究機構幾乎都是Aelrys產品的用戶。軟件描述Materials Studio是專門為材料科學領域的研究人員開發的模擬軟件，可以在PC上運行。它可以幫助妳解決當今化學和材料行業的壹系列重要問題。Materials Studio支持Windows 98、2000、NT、Unix、Linux等多種操作平臺，使化學和材料科學領域的研究人員更容易建立三維結構模型，對各種晶體、非晶和高分子材料的性質和相關過程進行深入研究。多種先進算法的綜合應用，使Materials Studio成為壹個強大的仿真工具。無論構型優化、性質預測和X射線衍射分析，還是復雜的動力學模擬和量子力學計算，都可以通過壹些簡單易學的操作得到實用可靠的數據。Materials Studio軟件采用靈活的客戶機-服務器結構。其核心模塊Visualizer運行在客戶端PC上，支持的操作系統包括Windows 98、2000和nt。計算模塊(如發現、無定形、平衡、DMol3、CASTEP等。)運行在服務器端，支持的系統有Windows2000，NT，SGIIRIX，Red Hat Linux。浮動許可證機制允許用戶向網絡上的任何服務器提交計算作業，並將結果返回給客戶端進行分析，從而最大限度地利用網絡資源。任何研究人員，無論是否是計算機方面的專家，都可以充分享受Materials Studio軟件帶來的先進技術。Materials Studio生成的結構、圖表、視頻剪輯等數據可以及時分享給其他PC軟件，方便與其他同事交流，可以讓妳的演講和報告更有吸引力。Materials Studio軟件使任何研究人員都能達到與世界壹流研究部門壹致的材料模擬能力。模擬的內容包括催化劑、聚合物、固體和表面、晶體和衍射、化學反應等材料和化學研究領域的主要課題。模塊Materials Studio采用熟悉的微軟標準用戶界面，允許用戶通過各種控制臺直接設置和分析計算參數和結果。目前，Materials Studio軟件包括以下功能模塊:Materials Visualizer:提供構建分子、晶體和聚合物的結構模型所需的所有工具，可以操作、觀察和分析結構模型，以圖表、表格或文本的形式處理數據，提供軟件的基礎環境和分析工具以及支持Materials Studio的其他產品。是Materials Studio產品系列的核心模塊。Discover:材料工作室的分子力學計算引擎。在精心推導的力場基礎上，利用各種分子力學和動力學方法，可以精確計算分子系統的最低能量構型、結構和動力學軌跡。指南針:強大的力場，支持凝聚態物質的原子級模擬。這是第壹個由凝聚態性質和孤立分子的各種從頭算和經驗數據參數化和驗證的從頭算力場。可以在很大的溫度和壓力範圍內準確預測孤立或凝聚體系中各種分子的結構、構象、振動和熱物理性質。無定形細胞:允許建立壹個復雜的無定形系統的代表性模型，並預測其主要性質。通過觀察體系的結構與性質之間的關系，可以對分子的壹些重要性質有更深入的了解，從而設計更好的新化合物和新配方。可以研究的性質有:內聚能密度(CED)、狀態方程行為、鏈堆積和局部鏈運動。反射:模擬晶體材料的X射線、中子、電子等各種粉末的衍射圖樣。它可以幫助確定晶體結構，分析衍射數據，驗證計算和實驗結果。模擬圖譜可直接與實驗數據對比，並可根據結構變化即時更新。包括粉末衍射索引和結構細化工具。Reflex Plus:是對flex的完善和補充，在Flex標準功能的基礎上增加了經過廣泛驗證的Powder Solve技術。Reflex Plus提供了壹整套工具，用於從高質量的粉末衍射數據中確定晶體結構。平衡:可以計算烴類化合物的單組分體系或多組分混合物的相圖，同時也可以得到溶解度作為溫度、壓力和濃度的函數，還可以計算單組分體系的維裏系數。適用領域包括石油和天然氣加工(如高壓下凝析氣的性質)、石油煉制(高壓下重烴相的性質)、氣體處理、聚烯烴反應器(產品控制)、橡膠(不同溶劑的溶解度作為溫度和濃度的函數)。DMol3:獨特的密度泛函(DFT)量子力學程序，是唯壹壹個可以模擬氣相、溶液、表面和固體的過程和性質的商用量子力學程序，應用於化學、材料、化工和固體物理等多個領域。可用於研究均相催化、多相催化、分子反應、分子結構等。，還可以預測溶解度、蒸汽壓、配分函數、熔化熱、混合熱等性質。CASTEP:先進的量子力學程序，廣泛應用於陶瓷、半導體、金屬等材料。它可以研究晶體材料(半導體、陶瓷、金屬、分子篩等)的性質。)、表面和表面重構的性質、表面化學、電子結構(能帶和態密度)、晶體的光學性質、點缺陷(如空位、間隙或替代摻雜)和擴展缺陷(晶界)優於Cerius2的優點Materials Studio軟件相對於Cerius2有以下優點:(1) Materials Studio是專門為材料科學領域的研究人員開發的模擬軟件，可以在PC機上運行，支持Windows 98、2000、NT、Unix、Linux等操作平臺。(2) Materials Studio軟件采用靈活的客戶機-服務器結構。其核心模塊Visualizer運行在客戶端PC上，支持的操作系統包括Windows 98、2000和nt。計算模塊(如DiscoverAmorphous、平衡、DMol3、CASTEP等。)運行在服務器端，支持的系統有Window s 2000、NT、SGIIRIX、Red Hat Linux。(3)投入成本低，易於推廣。浮動許可證機制允許用戶向網絡上的任何服務器提交計算作業，並將結果返回給客戶端進行分析，從而最大限度地利用網絡資源，減少硬件投資。該模塊介紹了基本環境MS.Materials Visualizer、分子力學和分子動力學Ms. DiscoverMs。指南針女士無定形細胞女士Forcite女士Forcite女士加上女士Gulpms。詳細描述了吸附平衡。晶體、結晶和X射線衍射Ms多晶型預測Ms形態學ms X-Cell ms Flex ms Flex Plus ms Flex QPA量子力學Ms. DMOL3ms。Castep女士NMR Castep女士VAMP聚合物和介觀模擬M. S. synthia女士blends女士DPD女士Mesodyn女士Mesopro定量結構-性質關系女士QSAR女士QSAR加女士DMOL3描述符基本環境MS Visualizer提供了構建分子、晶體、界面、表面和聚合物材料的結構模型所需的所有工具，可以操作、觀察和分析計算前後的結構模型，以圖形、表格或文本的形式處理數據，並為軟件提供基本環境和分析工具，以支持Materials Studio的其他產品是Materials Studio產品系列的核心模塊。同時，Materials Visualizer還支持多種輸入輸出格式，可以將動態軌跡文件輸出為avi文件，並添加到Office系列產品中。MS4.0版本增加了納米結構建模、分子疊加、分子庫枚舉等功能。分子力學與分子動力學DiscoverDiscover女士是Materials Studio的分子力學計算引擎。它采用了多種成熟的分子力學和分子動力學方法，已經被證明能夠滿足分子設計的需要。Discover基於幾個精心推導的力場，可以精確計算最低能量構象，給出不同系綜結構的動力學軌跡。Discover還提供了無定形細胞等產品的基本計算方法。周期性邊界條件的引入使得研究固態體系成為可能，如結晶、無定形和溶劑化體系。此外，Discover還提供了壹個強大的分析工具，可以對仿真結果進行分析，從而獲得各種結構參數、熱力學性質、力學性質、動力學量和振動強度。Compass女士是“用於原子模擬研究的凝聚相優化分子勢”的縮寫。它是壹個強大的力場，支持凝聚態物質的原子級模擬。這是第壹個由凝聚態性質和孤立分子的各種從頭算和經驗數據參數化和驗證的從頭算力場。利用這種力場，可以在很大的溫度和壓力範圍內精確預測孤立或凝聚體系中各種分子的構象、振動和熱物理性質。在最新版本的COMPASS力場中，Aelrys增加了超過45種無機氧化物材料和混合體系的壹些參數(包括有機和無機材料的界面)，使其應用領域最終包括了大多數材料科學研究者感興趣的有機和無機材料。妳可以用它來研究非常復雜的系統，比如曲面和* * *混合物。指南針力場通過Discover模塊調用。MS .無定形細胞無定形細胞建立復雜無定形系統的代表性模型並預測其主要性質。通過觀察體系結構與性質的關系，可以更深入地了解分子的壹些重要性質，從而設計更好的新化合物和新配方。可以研究的性質有:內聚能密度(CED)、狀態方程行為、鏈堆積和局域鏈運動、末端距離和回轉半徑、X射線或中子散射曲線、擴散系數、紅外光譜和偶極相關函數。非晶胞的特性還包括:任意* * *混合體系的建模方法(包括小分子和聚合物的無規混合)、產生有序向列相和層狀非晶材料的特殊能力(用於建立界面模型或適應粘合劑和潤滑劑研究的需要)、有限剪切模擬、研究極化和絕緣體行為的極化方法、多溫度循環模擬和混合蒙特卡羅模擬。無定形細胞的使用需要Discover分子力學引擎的支持。Forcite女士的高級經典分子力學工具可用於分子或周期系統的快速能量計算和可靠的幾何優化。包括Universal、Dreiding等廣泛使用的力場和各種電荷分布算法。支持二維系統的能量計算。在MS4.0版本中，可以進行剛體優化，同時，分析的功能。弧線和。Discover生成的他的軌跡文件被添加。MS.Forcite Plus高級經典力學仿真工具可用於能量計算、幾何優化和動力學仿真。上述操作可以在從簡單分子到二維表面到三維周期的結構上進行。壹套完整的分析工具可以用來分析復雜的屬性，如偶極相關。在MS4.0版本中，可以進行剛體優化，以及分析的功能。弧線和。還添加了Discover生成的他的軌跡文件。GULP女士是壹個基於分子力場的晶格模擬程序，可以優化幾何結構和過渡態，預測離子極化率，計算分子動力學。GULP可以處理分子晶體和離子材料。GULP可以計算氧化物、點缺陷、摻雜和空洞、表面性質、離子遷移、反應性和分子篩及其他多孔材料的結構、陶瓷的性質、無序結構等。可用於多相催化、燃料電池、核廢料處理、蒸汽電解、氣體傳感器、汽車尾氣催化、石油化工等諸多工業領域。MS . balances利用獨特的NERD力場計算烴類化合物單組分體系或多組分混合物的氣-液、液-液相圖。溶解度也可以作為溫度、壓力和濃度的函數得到，還可以計算出單組分體系的二階維裏系數。臨界常數和* * *儲存曲線可以通過伊辛標度分析得到。適用領域包括石油和天然氣加工(如高壓下凝析氣的性質)、石油煉制(高壓下重烴相的性質)、氣體處理、聚烯烴反應器(產品控制)、橡膠(不同溶劑的溶解度作為溫度和濃度的函數)。在最新的版本中，增加了可計算的系統:主要醇類、硫化物、硫醇、硫氫化物和氮氣。Sorption女士使用Grand Canonical Monte Carlo (GCMC)方法來預測微孔材料(如分子篩)中分子的吸附特性，可用於研究吸附等溫線、結合位點、結合能、擴散途徑和分子選擇性。晶體、結晶和X射線衍射。Ms多晶型預測器多晶型是壹種算法，用於確定晶體的低能多晶型。這種方法可以與實驗衍射數據相關，也可以只利用材料的化學結構來達到這個目的。晶體的多晶型可能導致不同的性質，因此判斷哪種晶型更穩定或接近穩定是非常重要的。治療過程中的小變化會導致穩定性的大變化。Polymorph中的相似性選擇和聚類算法允許用戶對相似的模型進行分類，從而節省計算時間。質譜形態學從晶體的原子結構模擬晶體形態。它可以預測晶體形狀，開發特效摻雜成分，控制溶劑和雜質的影響。X-cell由X-Cell女士申請專利，是壹種全新、高效、全面、易用的索引算法。它使用特定於滅絕的二分法窮舉搜索參數空間，最後給出可能的單元參數的完整列表。在很多情況下，它表現出比DICVOL、TREOR和ITO更高的成功率。X-Cell可以處理粉末衍射標引中的許多難點，如雜質相、峰位重疊、零點漂移、極端形狀的Cell等。MS.Reflex模擬各種晶體材料粉末的衍射圖樣，如X射線、中子、電子等。它可以幫助確定晶體結構，分析衍射數據，驗證計算和實驗結果。模擬的譜圖可以直接與實驗數據進行比較，並可以根據結構變化即時更新。粉末衍射的標引算法有Treor 90，DIC Vol 91，ITO，X-cell。結構整理工具包括Rietveld整理和Pawley整理。。在Reflex的標準功能的基礎上，FlexPlus女士增加了經過廣泛驗證的Powder Solve技術，提供了壹套完整的工具，可以從高質量的粉末衍射數據中確定晶體結構。包括粉末索引、Pawley整理、結構分解和Rietveld整理。蒙特卡洛模擬退火和蒙特卡洛並行回火兩種算法中的壹種可用於結構的全局搜索過程，求解過程中考慮了擇優取向的影響。ms Reflex QPA是利用粉末衍射數據和Rietveld方法進行定量相分析的有力工具，可以通過多相樣品的粉末衍射圖確定不同組分的相對比例。用於測定化學或制藥工業中有機或無機材料的成分。量子力學MS.DMol3獨有的密度泛函(DFT)量子力學程序是目前唯壹可以模擬氣相、溶液、表面和固體的過程和性質的商用量子力學程序，應用於化學、材料、化工、固體物理等多個領域。它可以用來研究均相催化、多相催化、半導體和分子反應，還可以預測溶解度、蒸汽壓、配分函數、溶解熱和混合熱等性質。可以計算能帶結構和態密度。基於內部坐標的算法穩健高效，支持並行計算。在MS4.0版本中，增加了更方便的自旋極化設置，可以用來計算磁系。從4.0版本開始，還可以進行動態計算。CASTEP女士的高級量子力學課程廣泛應用於陶瓷、半導體、金屬和其他材料。我們可以研究晶體材料(半導體、陶瓷、金屬、分子篩等)的性質。)、表面和表面重構性質、表面化學、電子結構(能帶和態密度、聲子譜)、晶體的光學性質、點缺陷(如空位、間隙或替代摻雜)、擴展缺陷(晶界、位錯)、組成無序。可以顯示系統的三維電荷密度和波函數，模擬STM圖像，計算電荷微分密度。在MS4.0版本中，增加了更方便的自旋極化設置，可以用來計算磁系。從4.0版開始還可以計算固體材料的紅外光譜。MS.NMR CASTEP通過第壹性原理DFT理論預測NMR化學位移和電場梯度張量。該方法適用於計算分子、固體和許多類型材料表面的NMR位移，包括有機分子、陶瓷和半導體。VAMP女士的半經驗分子軌道程序適用於有機和無機分子體系。可以快速計算分子的很多物理化學性質，計算速度和精度介於基於力場的分子力學方法和量子力學第壹原理方法之間。快速VAMP程序可以為DFT程序精確優化結構提供良好的初始結構。DFT優化後的結構可用於VAMP計算各種性質和光譜。VAMP還可以為分子動力學模擬提供參數。在MS4.0版本中，引入了ZINDO Hamilton函數，該函數可用於計算含過渡金屬的有機金屬體系的紫外光譜。聚合物和介觀模擬。Synthia女士可以快速預測聚合物多種性質的定量結構-性質關系軟件包。對於均聚物和無規聚合物，可以預測從遷移性能到力學性能的壹系列性能。MS.Blends Blends可用於預測溶劑和聚合物體系的混溶性，並能很好地給出這些體系在制造過程中的穩定性。這種模擬技術可以從二元混合物的化學結構預測其熱力學性質，並生成相圖來確定穩定區域。作為壹種快速篩選工具，混合物可以開發出穩定的產品配方，同時減少實驗次數。DPD女士的耗散粒子動力學(DPD)是壹個模擬流體粒子系統包括所有流體動力學相互作用的動態程序。勢能的粗粒化方法使模擬大時空尺度系統成為可能。DPD采用周期性邊界條件，使得對無限系統的模擬更加有效。平面壁可以用來研究系統限制的影響，而Lees-Edwards周期邊界可以用來模擬系統的剪切應力過程。同時可以得到界面張力和臨界膠束濃度，也可以通過可視化界面或數值結果進行分析。MS.MesoDyn MesoDyn是壹種中尺度動力學方法，用於研究跨越長期過程的大系統。該方法使用由化學成分梯度和朗曼噪聲導出的成分密度場方法。利用MesoDyn程序可以研究體系的微相分離、膠束和自組裝過程。可以研究固定幾何形狀的剪切應力和有限影響。MesoDyn的應用包括:塗料、化妝品、混合高分子材料、表面溶劑、復合藥物傳遞等領域。MS.MesoPro MesoProp是壹種預測多組分納米結構材料宏觀性質的新工具，可以研究聚合物、表面活性劑和連續相，從而應用於表面塗料、粘合劑、密封劑、人造橡膠、水泥、復合材料、凝膠和層壓材料的開發。作為壹種可以關聯純組分和復雜混合物性質的研究工具，MesoProp可用於與嵌段* * *聚合物、聚合物表面活性劑、納米結構聚合物混合物和膜界面物理相互作用相關的配方設計和模擬研究。QSAR QSAR模塊是壹個全面的工具集，用於生成實驗信息(“活性”)和分子水平特征(“描述符”)之間的統計回歸模型。可以使用Materials Studio程序計算分子的描述符，建立屬性和描述符之間的連接關系。這個數學模型可以用來預測未知物質的活性。還可以包括處理條件和配方數據的描述符。該模塊的附加功能允許用戶研究訓練集的描述符和活動之間的差異和相關性。QSAR的描述詞包含的範圍很廣。它可以使用Materials Studio其他模塊的描述符，包括Forcite、VAMP和FAST描述符。這些描述符使得精確模擬材料的各種特性成為可能。除了基本的回歸算法，我們還可以使用靈活的遺傳算法(GA)。該方法是求多元回歸最小化的理想方法，在處理大數據集時有很大的價值。這種方法利用了“適者生存”的理論來工作:那些對活躍度有影響的描述符可以進入下壹代，而那些沒有影響的將會消亡。保留的正交描述符將產生更精確的模型。qsarplus女士在MS QSAR函數的基礎上增加了定量描述符和神經網絡算法。MS.DMol3描述子利用量子力學模塊DMol3計算出的分子和周期系統的描述子，進壹步擴大了QSAR的研究範圍。這些與反應性有關的描述符包括原子的福井函數描述符，用於描述單個原子對自由基反應的親電性、親核性和敏感性；周期性系統描述符，包括晶格能和態密度描述符，可以很好地表征晶體的相關性質。