BIOVIA MATERIALS STUDIO擁有完善的建模和模擬工具，能夠幫助材料科學(xué)與化學(xué)領(lǐng)域的研究者對(duì)材料中原子、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、性能間的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)。利用Materials Studio，各工業(yè)領(lǐng)域的研究者能夠?qū)χT多類型的材料，如制藥、催化劑、高分子及復(fù)合材料、金屬及合金、電池及燃料電池、納米材料等進(jìn)行設(shè)計(jì)，以獲取更佳的性能。

Materials Studio是的模擬軟件，簡(jiǎn)單易用的界面能夠?qū)Σ牧系男再|(zhì)和性能進(jìn)行模擬與評(píng)估。通過使用Materials Studio，材料開發(fā)者將能夠：

• 通過對(duì)待檢測(cè)材料進(jìn)行“虛擬篩選”，降低物理測(cè)試與實(shí)驗(yàn)的投資與時(shí)間。
• 提高創(chuàng)新效率——比物理測(cè)試與實(shí)驗(yàn)更快的開發(fā)出更新、性能更加優(yōu)異、更持久耐用、成本更低的材料。
• 增強(qiáng)對(duì)原子、分子結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)、性能間構(gòu)效關(guān)系的理解。
• 借助計(jì)算機(jī)材料科學(xué)強(qiáng)大的信息處理能力，能夠成為實(shí)驗(yàn)的有益補(bǔ)充。
• 利用BIOVIA Pipeline Pilot的Materials StudioCollection與MaterialsScript API實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與應(yīng)用共享。

可視化

Materials Visualizer方便易用，擁有完善的用戶圖形界面，便于化學(xué)、高分子及其他材料領(lǐng)域的研究者更便捷的進(jìn)行材料的建模和模擬。利用Materials Visualizer能夠?qū)Ψ肿印⒕w、表面、高分子及介觀結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行構(gòu)建、復(fù)制和查看。同時(shí)，Materials Visualizer還支持對(duì)所有結(jié)果進(jìn)行各種分析，可以給出圖形、數(shù)據(jù)的圖表，可以對(duì)特定的結(jié)果進(jìn)行動(dòng)畫演示或給出矢量圖、文本數(shù)據(jù)。此外，支持不同功能模塊間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的共享，MaterialsScript API能共享Materials Visualizer中的諸多工具，以便專業(yè)用戶創(chuàng)建個(gè)性化的功能和對(duì)重復(fù)性工作進(jìn)行自動(dòng)化管理。使用Materials Visualizer標(biāo)準(zhǔn)的Windows窗口用戶能夠在Windows和Linux服務(wù)器下運(yùn)行并獲取迅速的響應(yīng)。

解決方案

Materials Studio能夠進(jìn)行量子、原子、介觀、統(tǒng)計(jì)、分析和晶體尺度的模擬。通過多尺度模擬，研究者能夠在不同大小、時(shí)間尺度下更精確的評(píng)估材料的性質(zhì)，盡可能快的評(píng)估材料的性能。

量子力學(xué)工具

Materials Studio CANTERA是一種化學(xué)反應(yīng)速率方程求解器。通過Materials Studio CANTERA能夠?qū)崃W(xué)輸入進(jìn)行設(shè)置、并執(zhí)行相關(guān)計(jì)算。利用Cantera Reaction Editor能夠?qū)⑿挛锓N和反應(yīng)引入復(fù)雜反應(yīng)同時(shí)保持熱力學(xué)數(shù)據(jù)一致。

Materials Studio CASTEP是一種基于平面波-贗勢(shì)密度泛函方法的量子力學(xué)計(jì)算程序，可以模擬固體、界面和表面的性質(zhì)，適用于多種材料體系，包括陶瓷、半導(dǎo)體和金屬等。

Materials Studio DMol3基于原子軌道線性組合方法，可被用于模擬有機(jī)和無機(jī)分子、分子晶體、共價(jià)固體、金屬固體及周期性表面的電子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

Materials Studio DFTB+是一款基于緊束縛密度泛函方法的半經(jīng)驗(yàn)量子力學(xué)程序，能夠?qū)Σ牧系碾娮有再|(zhì)進(jìn)行模擬研究。模塊融合了密度泛函方法的準(zhǔn)確性和緊束縛方法的高效性，保證了大尺度體系量子力學(xué)模擬的精度。

CASTEPMaterials Studio NMR CASTEP通過第一性原理DFT理論預(yù)測(cè)NMR化學(xué)位移和電場(chǎng)梯度張量。方法適于計(jì)算包括陶瓷和半導(dǎo)體在內(nèi)的眾多類型材料的分子、固體的NMR位移。

Materials Studio ONETEP是一款線性標(biāo)度密度泛函應(yīng)用程序，可精確的對(duì)數(shù)千個(gè)原子體系進(jìn)行第一性原理計(jì)算。

Materials Studio QMERA引入量子力學(xué)與分子力學(xué)的雜化方法，結(jié)合了量子力學(xué)高精確與力場(chǎng)計(jì)算高效性的優(yōu)點(diǎn)。該方法能夠在對(duì)大體系進(jìn)行高精度計(jì)算的同時(shí)降低計(jì)算成本。

Materials Studio VAMP是一款基于原子軌道線性組合方法的半經(jīng)驗(yàn)量子力學(xué)程序。主要是對(duì)有機(jī)和無機(jī)分子體系進(jìn)行模擬計(jì)算，它可以快速計(jì)算分子的多種物理和化學(xué)性質(zhì)。是介于力場(chǎng)與第一性原理方法之間的理想方法。

經(jīng)典模擬方法

Materials Studio基于原子與分子間的經(jīng)典相互作用提供了多樣的模擬方法，如分子動(dòng)力學(xué)、晶格動(dòng)力學(xué)及多種基于蒙特卡洛和力場(chǎng)的模擬方法。

Materials Studio Adsorption Locator基于蒙特卡洛退火方法，可以在周期性或非周期性體系的基底上搜索到能量較低的吸附位點(diǎn)。

Materials Studio Amorphous Cell模塊中的計(jì)算工具允許對(duì)復(fù)雜的無定形系統(tǒng)建立有代表性的模型，并對(duì)主要性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

Materials Studio Blends可對(duì)溶劑-溶劑、高分子-高分子二元混合物的相圖與相互作用參數(shù)進(jìn)行估算，還可計(jì)算高分子添加劑的共混、相平衡與分離。

Materials Studio Conformers的構(gòu)象搜索算法與分析工具能夠?qū)Ψ肿拥臉?gòu)象與柔順性進(jìn)行分析。

Materials Studio COMPASS是一個(gè)功能強(qiáng)大的第一性高精度力場(chǎng)，可在一個(gè)很大的溫度、壓力范圍內(nèi)，精確地預(yù)測(cè)多種單分子及其凝聚態(tài)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、振動(dòng)及 熱物理性質(zhì)。

Materials Studio Forcite Plus是一款分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)模擬程序，可以對(duì)分子和周期性體系進(jìn)行機(jī)械性能、擴(kuò)散、局部結(jié)構(gòu)、密度變化、內(nèi)聚能密度、偶極自相關(guān)函數(shù)等廣泛分析。支持的力場(chǎng)包括Materials Studio COMPASS、CVFF、PCFF、Dreiding，EAM和Universal等。

Materials Studio GULP能夠?qū)Σ牧系慕Y(jié)構(gòu)、性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算。引入了多種力場(chǎng)即可以處理金屬、氧化物、礦物半導(dǎo)體，同時(shí)分子力學(xué)力場(chǎng)還可以對(duì)共價(jià)體系進(jìn)行處理。不僅如此，GULP 提供了擬合和編輯力場(chǎng)的工具，可結(jié)合量子力學(xué)的計(jì)算結(jié)果或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合針對(duì)性更強(qiáng)的力場(chǎng)。

Materials Studio Sorption能夠?qū)ξ脚c分離現(xiàn)象提供基本的性質(zhì)預(yù)測(cè)，可直接給出吸附等溫線(載荷曲線)、亨利常數(shù)等性質(zhì)。

介觀模擬工具

MaterialsStudio中的介觀模擬方法基于粗粒化處理，將原子基團(tuán)等效為珠子。利用該方法可以在遠(yuǎn)超經(jīng)典模擬方法的時(shí)間和空間尺度上對(duì)性質(zhì)進(jìn)行模擬。

MesoDynMesoDyn基于經(jīng)典密度泛函理論，能夠?qū)?fù)雜流體系統(tǒng)，尤其是相分離和復(fù)雜高分子體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)程、大時(shí)間尺度的模擬。

Materials Studio Mesocite是一個(gè)基于粗粒度模擬方法的、可以對(duì)廣泛體系進(jìn)行模擬研究的分子力學(xué)工具集。模擬的對(duì)象大小尺寸在納米到微米尺度范圍相應(yīng)地模擬變化的時(shí)間范圍落在納秒至微秒?yún)^(qū)間。可以提供流體在平衡態(tài)下、在有剪切力存在下以及其它受限制條件下的結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。

統(tǒng)計(jì)力學(xué)工具

統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法通過構(gòu)建分子水平特征與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值之間的統(tǒng)計(jì)回歸模型，對(duì)化合物進(jìn)行篩選。

Materials Studio QSAR整合在Materials Studio 中的QSAR（定量構(gòu)效關(guān)系）模塊提供范圍廣泛的描述符和先進(jìn)的分析能力能夠協(xié)助用戶建立高質(zhì)量的定量構(gòu)效關(guān)系。QSAR的描述符包含的范圍很廣，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電性拓?fù)鋺B(tài)描述符。此外，分子局部電荷表面參數(shù)能夠?qū)θ軇┍砻娴碾姾煞植歼M(jìn)行檢測(cè)；VAMP描述符能夠?qū)?D描述符的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大至電子相互作用；GFA還能使用靈活的遺傳算法對(duì)定量構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

Materials Studio QSAR Plus增加了DMol3描述符可對(duì)反應(yīng)活性因子和能量進(jìn)行精確的計(jì)算。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還能夠構(gòu)建非線性模型，能夠?qū)ζ渌７椒y以適用的噪點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。適用于缺失的數(shù)據(jù)，還可被用于構(gòu)建預(yù)測(cè)多種物理性質(zhì)的加權(quán)模型。

Materials Studio Synthia可快速預(yù)測(cè)均聚、共聚物的諸多定量結(jié)構(gòu)性質(zhì)。研究者從而能夠?qū)溥x高分子材料的各種性質(zhì)進(jìn)行快速篩選。

譜圖分析和結(jié)晶學(xué)工具

譜圖分析和結(jié)晶學(xué)工具可對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和晶體生長(zhǎng)過程進(jìn)行研究、預(yù)測(cè)與調(diào)節(jié)。

Materials Studio Morphology能夠從晶體的原子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)晶體形貌。Morphology可以預(yù)測(cè)晶體形狀、分析晶體表面穩(wěn)定性、開發(fā)特制的添加劑，并對(duì)溶劑和雜質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行控制。

Materials Studio Polymorph Predictor是一個(gè)針對(duì)主要由C、N、O和H組成的剛性、非離子或離子分子算法集。通過對(duì)空間群中生成給定分子的各種可能堆積、排列形式搜索能量最低的晶體結(jié)構(gòu)。

Materials Studio Motif通過分析分子晶體的相關(guān)信息，能夠?qū)滏I拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行定量、定性分析。通過結(jié)合使用Polymorph的預(yù)測(cè)功能，Motif還能對(duì)構(gòu)建的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)歸納。此外還可以通過提供的劍橋晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（Cambridge Structural Database）接口使用劍橋晶體數(shù)據(jù)中心開發(fā)的Mercury軟件功能。

Materials Studio Reflex能夠基于晶體材料模型模擬對(duì)應(yīng)的X-Ray、中子及電子等多種粉末衍射圖譜。Reflex Plus提供了一套可以從中等或高質(zhì)量的粉末衍射譜圖確定晶體結(jié)構(gòu)的完整工具。

Materials Studio Reflex QPA是對(duì)Reflex模塊量子態(tài)分析功能的擴(kuò)展，可以通過對(duì)多相樣品的粉末衍射圖判定不同組成成分的相對(duì)比例。

Materials Studio X-Cell能夠?yàn)橹小⒏哔|(zhì)量的粉末衍射數(shù)據(jù)提供高效的指標(biāo)化算法。它使用消光決定（extinction-specific）的二分法對(duì)參數(shù)空間進(jìn)行詳盡無遺的搜索，最終給出可能的晶胞參數(shù)的完整清單。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的二元相图软件_Materials Studio 领先的材料模拟软件的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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