2025年Material studio(MS）软件介绍及其应用的领域

科技前沿 • 2025-03-06 22:34 • 阅读 24

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Material studio能方便的建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。可以从电子、原子以及高分子的角度去分析物质的结构与性质。

图1 水分子在不同键长，键角下得能量值，以及相对应的模型

利用的主要方法为：以密度泛函为主的量子力学模拟方法、分子力学和分子动力学模拟方法、蒙特卡罗模拟方法等。

主要运用的模块：Forcite、Dmol3、Sorption、Amorphous Cell等。

图2 Forcite模块建立的分子动力学模型

图3 三种腐蚀介质粒子在缓蚀剂膜D中扩散模型

工作室可计算和分析的内容大概如下：

（1）搭建各种高分子、无定型聚合物、晶体以及界面模型，对小分子、高分子、晶体以及无定型聚合物等进行结构优化，得到合理的3D分子模型，键能、键长、键角以及相应的振动模式，HOMO和LUMO轨道，红外谱图和拉曼谱图等。

（2）计算多个物质间（小分子间、无定型聚合物间、界面间等）的相互作用能、结合能，包括分子间相互作用（氢键、静电相互作用等），化学键相互作用（共价键、配位键、离子键等）。

（3）对体系进行分子动力学模拟，体系平衡后，对体系中的物质进行RDF（径向分布函数）分析，MSD（均方根位移）分析，键长、键角以及末端距等结构变化分析等。

（4）分析化学反应过程，搜索反应的过渡态，从化学反应的热力学和动力学角度去判断化学反应的过程、反应的难易程度等，计算化学反应的势能变化（△E），焓变（△H），自由能变化（△G）等。

（5）模拟不同压力和温度等条件下，吸附剂骨架对吸附质分子的吸附过程，得到饱和吸附量、吸附的**位点、吸附能、吸附热等，判断骨架与分子的吸附形式（物理吸附与化学吸附）。

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