Materials Studio最強(qiáng)大的材料模擬計(jì)算平臺(tái)
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最后更新：2012-11-08
關(guān) 注 度：3747
生產(chǎn)企業(yè)：創(chuàng)騰科技有限公司
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產(chǎn)品詳細(xì)介紹一、Accelrys材料科學(xué)軟件的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
- 固體物理及表面化學(xué)
- 催化、分離與化學(xué)反應(yīng)
- 高分子及軟材料
- 納米材料
- 材料表征與儀器分析
- 晶體與結(jié)晶
- QSAR (定量構(gòu)效關(guān)系) 與配方設(shè)計(jì)
Accelrys(美國(guó))公司是世界領(lǐng)先的計(jì)算科學(xué)公司，是一系列用于科學(xué)數(shù)據(jù)的挖掘、整合、分析、模建與模擬、管理和提交交互式報(bào)告的智能軟件的開(kāi)發(fā)者，是目前全球范圍內(nèi)唯一能夠提供分子模擬、材料設(shè)計(jì)、化學(xué)信息學(xué)和生物信息學(xué)全面解決方案和相關(guān)服務(wù)的軟件供應(yīng)商，所提供的全面解決方案和科技服務(wù)滿足了當(dāng)今全球領(lǐng)先的研究和開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)的要求。
Accelrys材料科學(xué)軟件產(chǎn)品提供了全面和完善的模擬環(huán)境，可以幫助研究者構(gòu)建、顯示和分析分子、固體、表面和界面的結(jié)構(gòu)模型，并研究、預(yù)測(cè)材料的結(jié)構(gòu)與相關(guān)性質(zhì)。Accelrys的軟件是高度模塊化的集成產(chǎn)品，用戶可以自由定制、購(gòu)買(mǎi)自己的軟件系統(tǒng)，以滿足研究工作的不同需要。
Accelrys軟件用于材料科學(xué)研究的主要產(chǎn)品是Materials Studio分子模擬軟件，它可以運(yùn)行在臺(tái)式機(jī)、各類(lèi)型服務(wù)器和計(jì)算集群等硬件平臺(tái)上。Materials Studio分子模擬軟件廣泛應(yīng)用在石油、化工、環(huán)境、能源、制藥、電子、食品、航空航天和汽車(chē)等工業(yè)領(lǐng)域和教育科研部門(mén)；這些領(lǐng)域中具有較大影響的跨國(guó)公司及世界著名的高校、科研院所等研究機(jī)構(gòu)幾乎都是Accelrys產(chǎn)品的用戶。
Materials Studio分子模擬軟件采用了先進(jìn)的模擬計(jì)算思想和方法，如量子力學(xué)（QM）、線性標(biāo)度量子力學(xué)(Linear Scaling QM)、分子力學(xué)(MM)、分子動(dòng)力學(xué)(MD)、蒙特卡洛(MC)、介觀動(dòng)力學(xué)(MesoDyn)和耗散粒子動(dòng)力學(xué)（DPD）、統(tǒng)計(jì)方法QSAR(Quantitative Structure - Activity Relationship )等多種先進(jìn)算法和X射線衍射分析等儀器分析方法；模擬的內(nèi)容包括了催化劑、聚合物、固體及表面、界面、晶體與衍射、化學(xué)反應(yīng)等材料和化學(xué)研究領(lǐng)域的主要課題。
Materials Studio分子模擬軟件支持Windows和Linux操作平臺(tái)，而且界面非常友好、操作簡(jiǎn)便，使化學(xué)及材料科學(xué)的研究者們能更方便地建立三維結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)各種小分子、晶體、無(wú)定型以及高分子材料的性質(zhì)及相關(guān)過(guò)程進(jìn)行深入的研究，得到切實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。
Materials Studio軟件使任何研究者都能得到和世界一流研究部門(mén)相一致的材料模擬技術(shù)。
二、Materials Studio模擬軟件與Pipeline Pilot流程處理平臺(tái)的整合
三、Materials Studio軟件的系統(tǒng)要求
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模塊介紹
- 基本環(huán)境
MS.Materials Visualizer
- 分子力學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)
MS.DISCOVER
MS.COMPASS
MS.Amorphous Cell
MS.Forcite
MS.Forcite Plus
MS.GULP
MS.Equilibria
MS Conformers
MS Adsorption Locator
MS.Sorption
- 晶體、結(jié)晶與X射線衍射
MS.Polymorph Predictor
MS.Morphology
MS.X-Cell
MS.Reflex
MS.Reflex Plus
MS.Reflex QPA
- 量子力學(xué)
MS.Dmol3
MS.CASTEP
MS.NMR CASTEP
MS Onetep
MS Gaussian Interface
MS QMERA
MS.VAMP
- 高分子與介觀模擬
MS.Synthia
MS.Blends
MS Mesocite
MS.DPD
MS.MesoDyn
MS Mesotek
MS.MesoProp
- 定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系
MS.QSAR
MS.QSAR Plus
MS.Dmol3 Descriptor
基本環(huán)境
·MS. Visualizer
Visualizer可用來(lái)搭建分子、晶體、界面、表面及高分子材料結(jié)構(gòu)模型，也可以構(gòu)建樣式各異的納米團(tuán)簇、介觀尺度的結(jié)構(gòu)模型，提供分子疊合以及分子庫(kù)枚舉等所需的所有工具，可以操作、觀察及分析計(jì)算前后的結(jié)構(gòu)模型，處理多種類(lèi)型的圖型、表格或文本等形式的數(shù)據(jù)，并提供軟件的基本環(huán)境和分析工具以支持Materials Studio的其它產(chǎn)品。MS Visualizer是Materials Studio軟件的核心模塊，同時(shí)它還支持多種輸入、輸出格式，并可將動(dòng)態(tài)的軌跡文件輸出成avi格式，到Microsoft Office系列產(chǎn)品中進(jìn)行編輯或演示。另外，也支持與第三方
軟件或數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接和訪問(wèn)，比如可以使用Conquest來(lái)查詢劍橋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（CSD），輸出3D結(jié)構(gòu)或者選擇其中的分子片斷等，不過(guò)使用者需要自己具有CSD的使用權(quán)限。
分子力學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)
·MS. Discover
Discover是Materials Studio的分子力學(xué)計(jì)算引擎。它使用了多種成熟的分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)方法，這些方法被證明完全適應(yīng)分子設(shè)計(jì)的需要。以多個(gè)經(jīng)過(guò)仔細(xì)推導(dǎo)和驗(yàn)證的力場(chǎng)為基礎(chǔ)，Discover可以準(zhǔn)確地計(jì)算出最低能量構(gòu)象，并可給出不同系綜下體系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)軌跡。Discover還為Amorphous Cell等產(chǎn)品提供了基礎(chǔ)計(jì)算方法。周期性邊界條件的引入使得它可以對(duì)固態(tài)體系進(jìn)行研究，如晶體、非晶和溶劑化體系。另外，Discover還提供強(qiáng)大的分析工具，可以對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，從而得到各類(lèi)結(jié)構(gòu)參數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、動(dòng)力學(xué)量以及振動(dòng)強(qiáng)度。
·MS. COMPASS
COMPASS是“Condensed-phase Optimized Molecular Potential for Atomistic Simulation Study”的縮寫(xiě)。它是一個(gè)支持對(duì)凝聚態(tài)材料進(jìn)行原子水平模擬的功能強(qiáng)大的力場(chǎng)。它是第一個(gè)由凝聚態(tài)性質(zhì)以及孤立分子的各種從頭算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等參數(shù)化并驗(yàn)證的從頭算力場(chǎng)。使用這個(gè)力場(chǎng)可以在很大的溫度、壓力范圍內(nèi)精確地預(yù)測(cè)出孤立體系或凝聚態(tài)體系中各種分子的構(gòu)象、振動(dòng)及熱物理性質(zhì)。在COMPASS力場(chǎng)的最新版本中，Accelrys加入了65個(gè)以上的無(wú)機(jī)氧化物材料以及混合體系（包括有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的界面）的一些參數(shù)，使它的應(yīng)用領(lǐng)域最終包含了大多數(shù)材料科學(xué)研究者感興趣的有機(jī)和無(wú)機(jī)材料。你可以用它來(lái)研究諸如表面、共混等非常復(fù)雜的體系。COMPASS力場(chǎng)可以被多個(gè)模塊調(diào)用，比如Discover、AmophousCell和ForcitePlus。
·MS. Amorphous Cell
Amorphous Cell允許你對(duì)復(fù)雜的無(wú)定型體系建立有代表性的模型，并對(duì)主要性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)觀察體系結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，可以對(duì)分子的一些重要性質(zhì)有更深入的了解，從而設(shè)計(jì)出更好的新化合物和新配方�？梢匝芯康男再|(zhì)有：內(nèi)聚能密度(CED)、狀態(tài)方程行為、鏈堆砌以及局部鏈運(yùn)動(dòng)、末端距和回旋半徑、X光或中子散射曲線、擴(kuò)散系數(shù)、紅外光譜和偶極相關(guān)函數(shù)等。Amorphous Cell的特征還包括提供：任意共混體系的建模方法（包括小分子與聚合物的任意混合）、特殊的產(chǎn)生有序的向列型中間相以及層狀無(wú)定型材料的能力（用于建立界面模型以適應(yīng)粘合劑及潤(rùn)滑劑研究需要）、限制性剪切模擬、研究電極化和絕緣體行為的Poling法、多溫循環(huán)模擬以及雜化的蒙特卡羅模擬。Amorphous Cell的使用需要Discover分子力學(xué)引擎的支持。
·MS. Forcite 與MS Forcite Plus
先進(jìn)的經(jīng)典分子力學(xué)工具，可以對(duì)分子或周期性體系進(jìn)行快速的能量計(jì)算及可靠的幾何優(yōu)化還可以進(jìn)行剛體優(yōu)化以及動(dòng)力學(xué)模擬，可以實(shí)現(xiàn)模擬淬火、退火等功能。包含了Universal、Dreiding 等被廣泛使用的力場(chǎng)和PCFF、CVFF力場(chǎng)，并可以使用COMPASS力場(chǎng)以及多種電荷分配算法。支持二維體系的能量計(jì)算，可以對(duì)固態(tài)體系進(jìn)行研究，如晶體、非晶和溶劑化體系，一整套的分析工具可用來(lái)對(duì)諸如偶極相關(guān)等復(fù)雜性質(zhì)進(jìn)行分析；同時(shí)還可以分析 Discover 所產(chǎn)生的.arc和.his 軌跡文件，能夠得到各類(lèi)結(jié)構(gòu)參數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、動(dòng)力學(xué)量以及振動(dòng)強(qiáng)度。該模塊能夠使用Perl Script功能編譯。
·MS GULP
GULP是一個(gè)基于分子力場(chǎng)的晶格模擬程序，可以進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)和過(guò)渡態(tài)的優(yōu)化，離子極化率的預(yù)測(cè)，以及分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算。GULP引入了多種力場(chǎng)，比如Brenner，Bush，Dreiding，Lewis與Tersoff等十幾種類(lèi)型力場(chǎng)，既可以處理分子晶體，也可以計(jì)算離子性的材料。同時(shí)還可以利用已有的數(shù)據(jù)擬合出具有針對(duì)性的力場(chǎng)以供，研究獨(dú)特的體系。GULP可以計(jì)算的性質(zhì)包括：氧化物的性質(zhì)，點(diǎn)缺陷、摻雜和空隙，表面性質(zhì)，離子遷移，分子篩和其他多孔材料的反應(yīng)性能和結(jié)構(gòu)，陶瓷的性質(zhì)，無(wú)序結(jié)構(gòu)等，可應(yīng)用于多相催化、燃料電池、核廢物處理、蒸氣電解、氣體傳感器、汽車(chē)尾氣催化以及石油化工等諸多工業(yè)領(lǐng)域。
·MS. Equilibria
使用獨(dú)有的NERD力場(chǎng)來(lái)計(jì)算烴類(lèi)化合物單組分體系或多組分混合物的氣液、液液相圖，溶解度作為溫度、壓力和濃度的函數(shù)也可同時(shí)得到，還可計(jì)算單組分體系的二階virial系數(shù)，臨界常數(shù)和共存曲線可以通過(guò)Ising Scaling分析得到。適用領(lǐng)域包括石油及天然氣加工過(guò)程（如凝析氣在高壓下的性質(zhì)）、石油煉制（重?zé)N相在高壓下的性質(zhì)）、氣體處理、聚烯烴反應(yīng)器（產(chǎn)物控制）、橡膠。除了直鏈和支鏈的烷烴、烯烴以外可計(jì)算的體系還有主要的醇類(lèi)、硫化物、硫醇、硫化氫和氮?dú)獾取?br/>
·MS Conformers
這個(gè)模塊提供了搜索非周期性分子體系的構(gòu)象空間的方法，通過(guò)搜索可以找到能量較低的合理構(gòu)象樣本。所研究的主要自由度是由分子體系的扭轉(zhuǎn)角來(lái)決定的。Conformers模塊可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或是隨機(jī)的構(gòu)象搜索。當(dāng)運(yùn)行此模塊獲得一系列的構(gòu)象時(shí)，可以進(jìn)一步計(jì)算一系列描述符來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的分析。Conformers同樣支持在輸出的結(jié)果上進(jìn)行二次搜索過(guò)程。比如從初始構(gòu)象搜索得到的結(jié)構(gòu)定義某個(gè)子結(jié)構(gòu)，然后對(duì)于所有的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次搜索。
·MS Adsorption Locator
可以用來(lái)模擬一種吸附物或者混合吸附物在基底上的負(fù)載情況。它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)，或者研究混合吸附物中優(yōu)先吸附的成分等。吸附物通常為分子氣體或液體，基底可以是多孔晶體或表面，比如分子篩或者碳納米管；也可以是無(wú)定形結(jié)構(gòu)，比如氧化硅凝膠或者活性碳。Adsorption Locator通過(guò)Monte Carlo的方法來(lái)確定可能的吸附構(gòu)型，在這個(gè)過(guò)程中使用Monte Carlo方法來(lái)搜索在溫度緩慢降低的時(shí)候，基底-吸附物體系的構(gòu)象空間。
·MS. Sorption
使用 Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) 方法預(yù)測(cè)分子在微孔材料 (如分子篩) 中的吸附性質(zhì)，可用于吸附等溫線、結(jié)合位、結(jié)合能、擴(kuò)散途徑及分子選擇性的研究。
晶體、結(jié)晶與X射線衍射
·MS. Polymorph Predictor
Polymorph是一個(gè)算法集，目的是測(cè)定晶體的低能多晶型。此方法可以與實(shí)驗(yàn)衍射數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)或者僅僅使用材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。晶體的多晶型可能會(huì)導(dǎo)致不同的性質(zhì)，因此判斷哪種晶型更加穩(wěn)定或者接近穩(wěn)定態(tài)是非常重要的。在處理過(guò)程中微小的改變都會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性的大幅度變化。Polymorph中的相似性選擇和聚類(lèi)算法允許用戶將相似模型歸類(lèi)，從而節(jié)省計(jì)算時(shí)間。該模塊能夠使用Perl Script功能編譯。
·MS. Morphology
從晶體結(jié)構(gòu)來(lái)模擬晶體的生長(zhǎng)形貌。可以預(yù)測(cè)晶體生長(zhǎng)外形，預(yù)測(cè)主生長(zhǎng)面，研發(fā)特殊效果的摻雜成分，控制溶劑和雜質(zhì)的效應(yīng)。
·MS. X-Cell
已申請(qǐng)專利的X-Cell是一種全新、高效、綜合、易用的指標(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(wú)遺的搜索，最終給出可能的晶胞參數(shù)的完整清單。在許多情況下X-Cell顯示出比DICVOL、TREOR 和 ITO更高的成功率。X-Cell可以很好的處理粉末衍射數(shù)據(jù)指標(biāo)化過(guò)程中的許多難點(diǎn)，如樣品含有雜質(zhì)相、峰位重疊、零點(diǎn)偏移、極端形狀的晶胞等。
·MS. Reflex
模擬晶體材料的X光、中子以及電子等多種粉末衍射圖譜。可以幫助確定晶體的結(jié)構(gòu)，解析衍射數(shù)據(jù)并用于驗(yàn)證計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。模擬的譜圖可以直接與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，并能根據(jù)結(jié)構(gòu)的改變進(jìn)行即時(shí)的更新。粉末衍射指標(biāo)化算法包括：TREOR90, DICVOL91, ITO and X-Cell。結(jié)構(gòu)精修工具包括Rietveld精修和Pawley精修。另外，Reflex可以利用粉末衍射的無(wú)定型參考數(shù)據(jù)和結(jié)晶參考數(shù)據(jù)來(lái)確定物質(zhì)的結(jié)晶度(Crystallinity)。該模塊能夠使用Perl Script功能編譯。
·MS. Reflex Plus
在Reflex標(biāo)準(zhǔn)功能的基礎(chǔ)上加入已被廣泛驗(yàn)證的Powder Solve技術(shù)，提供了一套可以從高質(zhì)量的粉末衍射數(shù)據(jù)確定晶體結(jié)構(gòu)的完整工具。包括粉末指標(biāo)化、Pawley精修、解結(jié)構(gòu)以及Rietveld精修。結(jié)構(gòu)的全局搜索過(guò)程可以選用Monte Carlo模擬退火和Monte Carlo并行回火兩種算法，求解過(guò)程中同時(shí)考慮到了優(yōu)先取向的影響。
·MS. Reflex QPA
利用粉末衍射數(shù)據(jù)及Rietveld方法進(jìn)行定量相分析的強(qiáng)大工具，可以通過(guò)多相樣品的粉末衍射圖判定不同組成成分的相對(duì)比例�？捎糜诨瘜W(xué)品或醫(yī)藥工業(yè)中有機(jī)或無(wú)機(jī)材料組成成分的確定。該模塊能夠使用Perl Script功能編譯。
量子力學(xué)
·MS. Dmol3
獨(dú)特的密度泛函（DFT）量子力學(xué)程序，是唯一可以模擬氣相、溶液、表面及固體的性質(zhì)及行為、并可以同時(shí)考慮周期性與非周期性溶劑化效應(yīng)的商業(yè)化量子力學(xué)程序，應(yīng)用于化學(xué)、材料、化工、固體物理等許多領(lǐng)域�？捎糜谘芯烤啻呋�、多相催化、半導(dǎo)體、分子反應(yīng)等，也可預(yù)測(cè)諸如溶解度、蒸氣壓、配分函數(shù)、溶解熱、混合熱等性質(zhì)�？捎�(jì)算能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度。方便的自旋極化設(shè)置，還可用于計(jì)算磁性體系。同時(shí)還支持基于量子力學(xué)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算�；趦�(nèi)坐標(biāo)的算法高效準(zhǔn)確，支持并行計(jì)算。該模塊能夠使用Perl Script功能編譯。
·MS. CASTEP
先進(jìn)的量子力學(xué)程序，使用平面波贗勢(shì)的方法。廣泛應(yīng)用于陶瓷、半導(dǎo)體以及金屬等多種材料�？裳芯康膬�(nèi)容包括：晶體材料的性質(zhì)（半導(dǎo)體、陶瓷、金屬、分子篩等）、表面和表面重構(gòu)的性質(zhì)、表面化學(xué)、電子結(jié)構(gòu)（能帶及態(tài)密度、聲子譜）、晶體的光學(xué)性質(zhì)、點(diǎn)缺陷性質(zhì)（如空位、間隙或取代摻雜）、擴(kuò)展缺陷（晶粒間界、位錯(cuò)）、成分無(wú)序等。方便的自旋極化設(shè)置，還可用于計(jì)算磁性體系�？娠@示體系的三維電荷密度及波函數(shù)、模擬STM圖像、固體材料的紅外光譜、計(jì)算電荷差分密度。
·MS. NMR CASTEP
通過(guò)第一原理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)算包括有機(jī)分子、陶瓷和半導(dǎo)體在內(nèi)的眾多類(lèi)型材料的團(tuán)簇、固體、表面的NMR位移。
·MS ONETEP
ONETEP是針對(duì)于大體系計(jì)算的具有革命性的基于量子力學(xué)的程序。ONETEP在密度矩陣公式中使用密度泛函理論（DFT）。在ONETEP中，密度矩陣是根據(jù)特殊的最大局域泛函和非正交的廣義萬(wàn)尼爾函數(shù)得到的。ONETEP是一個(gè)線性標(biāo)度的方法，所以隨著體系原子數(shù)目的增加，計(jì)算總能的時(shí)間是線性增加的。使用ONETEP進(jìn)行第一性原理量化計(jì)算的典型應(yīng)用有表面化學(xué)，結(jié)構(gòu)性質(zhì)，大分子體系的構(gòu)象研究以及碳納米管的結(jié)構(gòu)和能量計(jì)算。同樣也可以研究半導(dǎo)體和陶瓷材料中缺陷的相關(guān)性質(zhì)（空位，空隙，摻雜，晶界和位錯(cuò)）。
·MS Gaussian Interface
可以通過(guò)Materials Studio的用戶界面鏈接到Gaussian 03服務(wù)器，使用Gaussian程序進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)Gaussian的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行可視化分析。需要用戶有Gaussian03使用權(quán)。
·MS QMERA
MS QMERA為模擬研究人員提供了一種有效的方法，可以把密度泛函理論(DFT)方法的精確性與力場(chǎng)(Force Field)方法的快速性結(jié)合起來(lái)。這種雜化方法使在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)超大體系進(jìn)行精確模擬計(jì)算成為可能。MS QMERA使用MS DMol3量子力學(xué)引擎和MS GULP的分子力學(xué)引擎，特別適合對(duì)化學(xué)反應(yīng)活性進(jìn)行模擬計(jì)算——這些化學(xué)反應(yīng)的活性位置在化學(xué)上是定域的，能夠在不犧牲精度的情況下，以比純粹DFT計(jì)算方法快十倍的效率進(jìn)行幾何優(yōu)化和過(guò)渡態(tài)搜索；研究人員還可以使用這種方法研究涉及到納米管、納米團(tuán)簇以及無(wú)定型材料等問(wèn)題。這種虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)可幫助實(shí)驗(yàn)室大幅度減少實(shí)驗(yàn)成本投入，縮短研發(fā)周期。除此之外，研究體系還包括金屬氧化物、金屬有機(jī)物、有機(jī)物大分子、生物分子、蛋白質(zhì)等體系。
·MS. VAMP
半經(jīng)驗(yàn)的分子軌道程序，適用于有機(jī)和無(wú)機(jī)的分子體系�？煽焖儆�(jì)算分子的多種物理和化學(xué)性質(zhì)，其計(jì)算的速度和精度介于分子力學(xué)方法和量子力學(xué)之間�？焖俚腣AMP程序可以為DFT程序提供了良好的初始結(jié)構(gòu)以便進(jìn)行精確的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。經(jīng)DFT優(yōu)化好的結(jié)構(gòu)可以用VAMP來(lái)計(jì)算各種性質(zhì)和光譜。VAMP中還引入了ZINDO哈密爾敦函數(shù)，可計(jì)算包含過(guò)渡金屬的有機(jī)金屬體系的紫外光譜。VAMP還可以向分子動(dòng)力學(xué)模擬提供參數(shù)。
高分子與介觀模擬
·MS. Synthia
可快速預(yù)測(cè)高分子諸多性質(zhì)的定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系軟件包。對(duì)均聚物和無(wú)規(guī)共聚物可預(yù)測(cè)從遷移性質(zhì)到力學(xué)性能的一系列性質(zhì)。
·MS. Blends
Blends可用于預(yù)測(cè)溶劑和聚合物體系的可混合性，并且能夠很好地給出這些體系在制造過(guò)程中的穩(wěn)定性。這種模擬技術(shù)能夠從二元混合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)出混合物的熱力學(xué)性質(zhì)，生成相圖來(lái)確定穩(wěn)定性區(qū)域。作為一個(gè)快速的篩選工具，Blends可以在縮減試驗(yàn)次數(shù)的同時(shí)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定的產(chǎn)品配方。
-MS Mesocite
MS 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。MS Mesocite的模擬對(duì)象遍及多種工業(yè)領(lǐng)域，比如復(fù)合材料、涂料、化妝品以及藥物控緩釋等，它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)。MS Mesocite的突出特點(diǎn)是使用完全區(qū)別于傳統(tǒng)介觀模擬技術(shù)，轉(zhuǎn)而采用力場(chǎng)(Forcefield)方法—比如MS Martini力場(chǎng)—來(lái)描述粗粒度之間的相互作用，從而得到結(jié)構(gòu)、密度、熱力學(xué)、濃度分布、回旋半徑等多種參數(shù)和結(jié)果。同時(shí)，您還可以使用力場(chǎng)編輯工具對(duì)MS Mesocite的力場(chǎng)進(jìn)行編輯，以獲得滿足特殊要求的力場(chǎng)，從而拓展了MS Mesocite的應(yīng)用范圍。
·MS. DPD
耗散粒子動(dòng)力學(xué)（Dissipative particle dynamics，DPD）是一款介觀尺度的模擬程序，它提供流體動(dòng)力學(xué)算法，能在較大時(shí)間和空間尺度上對(duì)粗粒度系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算研究。它采用周期性邊界條件使得模擬更加有效；可以使用平面墻來(lái)研究體系受限所帶來(lái)的影響，而Lees-Edwards周期邊界可以用來(lái)模擬體系的剪應(yīng)力過(guò)程。同時(shí)可以得到界面張力和臨界膠束濃度等，也可以通過(guò)可視化界面或者數(shù)值結(jié)果來(lái)進(jìn)行分析。應(yīng)用DPD程序可以對(duì)各式各樣、形狀各異的介觀高分子體系進(jìn)行模擬計(jì)算，同時(shí)可以對(duì)納米碳管等剛性體系進(jìn)行模擬計(jì)算。
·MS. MesoDyn
MesoDyn是一款采用平均場(chǎng)密度泛函理論方法的介觀尺度模擬程序，可用來(lái)研究跨越長(zhǎng)時(shí)間過(guò)程的大體系，比如復(fù)雜流體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、平衡態(tài)結(jié)構(gòu)等。此方法使用源自化學(xué)組分梯度和朗文噪音的組分密度場(chǎng)方法。體系的微相分離、膠束和自組裝過(guò)程都可以使用MesoDyn程序進(jìn)行研究。固定幾何結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力和受限影響都可以進(jìn)行研究。 MesoDyn的應(yīng)用包括：涂料，化妝品，共混材料，表面溶劑，復(fù)雜藥物傳輸以及其它領(lǐng)域。
-MS Mesotek
MS Mesotek是一個(gè)基于改進(jìn)的Helfand自洽場(chǎng)理論的介觀尺度模擬方法，用于對(duì)聚合物、高分子、溶液、納米粒子等混合物、復(fù)雜流體系統(tǒng)的相行為進(jìn)行模擬研究，包括對(duì)高分子量的聚合物熔融和共混等行為進(jìn)行模擬計(jì)算。借助MS Mesotek，從簡(jiǎn)單的均聚物和嵌段共聚物，到復(fù)雜的接枝共聚物、星型共聚物，甚至與梳子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似的共聚物，都可以通過(guò)建立介觀結(jié)構(gòu)模型得以被計(jì)算研究；同時(shí)，根據(jù)需要，也可以研究上述這些聚合物與球形納米粒子之間的相互作用，從而給出這些體系的介觀相自由能以及相圖。
·MS. MesoProp
MesoPro是一個(gè)預(yù)測(cè)具有多組分納米結(jié)構(gòu)材料宏觀性質(zhì)的新工具，可以對(duì)聚合物、表面活性劑和連續(xù)相進(jìn)行研究，從而應(yīng)用于表面涂層、粘合劑、密封劑、人造橡膠、水泥、復(fù)合材料、凝膠和層壓板材料等的開(kāi)發(fā)工作。作為一個(gè)可以將純組分和復(fù)雜混合物的性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)的研究工具，MesoPro可應(yīng)用于諸多體系的配方設(shè)計(jì)和模擬研究，比如嵌段共聚物、聚合物表面活性劑、納米結(jié)構(gòu)共混體系以及膜界面等。
定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系
·MS. QSAR
QSAR模塊是一個(gè)功能全面的工具集，用于在實(shí)驗(yàn)信息(“性質(zhì)”)和分子水平特征(“描述符”)之間產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)回歸數(shù)學(xué)模型。這個(gè)數(shù)學(xué)模型可以用于對(duì)未知材料性質(zhì)的預(yù)測(cè)：通過(guò)對(duì)分子的描述符（包括那些處理?xiàng)l件和配方數(shù)據(jù)的描述符）進(jìn)行計(jì)算，從而在性質(zhì)和描述符之間建立函數(shù)關(guān)系。同時(shí)，允許用戶研究訓(xùn)練集的描述符和性質(zhì)之間的差異性和相關(guān)性。QSAR的描述符包含的范圍很廣，其中包括Forcite、VAMP和FAST描述符。這些描述符使得材料的各種性質(zhì)得以精確模擬。除了基本的統(tǒng)計(jì)算法，還可以使用靈活的遺傳算法（GA）。遺傳算法是一個(gè)用于處理多變量、多描述符的理想方法，在處理大數(shù)據(jù)集的時(shí)候有著很高的價(jià)值和效率。此方法使用“適者生存”的理論來(lái)進(jìn)行工作：那些對(duì)性質(zhì)有影響的描述符可以進(jìn)入到下一代中，而沒(méi)有影響的則消亡。保留下來(lái)的正交描述符會(huì)產(chǎn)生更高精確度的模型。該模塊能夠使用Perl Script功能編譯。
·MS. QSAR Plus
在MS QSAR功能的基礎(chǔ)上增加量化描述符以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
·MS Dmol3 Descriptor
使用量子力學(xué)模塊DMol3計(jì)算得到的分子和周期體系的描述符，進(jìn)一步擴(kuò)展了QSAR的研究范圍。這些與反應(yīng)性能相關(guān)的描述符包括原子的Fukui函數(shù)描述符，它可用來(lái)描述單個(gè)原子親電性、親核性以及對(duì)自由基反應(yīng)的敏感程度；周期體系描述符包括晶格能和態(tài)密度描述符，能夠很好地表征晶體的相關(guān)性質(zhì)。
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Materials Studio 模擬軟件與 Pipeline Pilot流程處理平臺(tái)的整合
·Pipeline Pilot 簡(jiǎn)介
在現(xiàn)實(shí)研究工作中，很多時(shí)候我們需要處理大量的數(shù)據(jù)，尤其是在某些領(lǐng)域，需要處理的數(shù)據(jù)量每十二個(gè)月就會(huì)翻一倍，這就對(duì)數(shù)據(jù)的收集、管理、分析與有效利用帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。Pipeline Pilot 就是應(yīng)運(yùn)這個(gè)要求而誕生的一種數(shù)據(jù)流管理平臺(tái).
圖示：Pipeline Pilot工作流程示意圖
總的來(lái)說(shuō)，Pipeline Pilot可以應(yīng)用于化學(xué)信息學(xué)、生物信息學(xué)以及材料科學(xué)等諸多能產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的工業(yè)企業(yè)與科研部門(mén)，這是由于Pipeline Pilot能夠幫助我們高效地完成很多工作：
1． 數(shù)據(jù)信息的獲得、處理與加工：Pipeline Pilot包含多個(gè)材料科學(xué)組件、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)建模組件、圖像處理組件以及文本信息處理組件，能夠完成對(duì)模型體系的從量子力學(xué)、分子力學(xué)到晶體結(jié)構(gòu)分析以及結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系等一系列的模擬計(jì)算，獲得大量數(shù)據(jù)結(jié)果，并能在此基礎(chǔ)上完成篩選、分析、處理等一系列流程化工作；
2． 數(shù)據(jù)處理報(bào)告的規(guī)范化與科學(xué)化：Pipeline Pilot同時(shí)包含有多種數(shù)據(jù)報(bào)告組件，可以為客戶定制數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘流程的總結(jié)報(bào)告，報(bào)告中可以現(xiàn)實(shí)多個(gè)表格、曲線圖和圖像，從多個(gè)角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，用客戶認(rèn)為最好的方式來(lái)顯示數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，便于闡述、存檔、管理與共享；
3． 最大限度資源的整合與共享：Pipeline Pilot包含有集成組件，能夠使它與現(xiàn)有的計(jì)算資源集成在一起，能夠把外部的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫鏈接到Pipeline Pilot的任何數(shù)據(jù)處理流程中，同時(shí)PP支持與第三方分子模擬設(shè)計(jì)軟件Materials Studio、Discovery Studio聯(lián)合使用，并能以多種方式實(shí)現(xiàn)資源共享，比如三種客戶端模式(網(wǎng)頁(yè)客戶端、Lite客戶端和標(biāo)準(zhǔn)客戶端)和多用戶網(wǎng)頁(yè)共享模式。這種資源整合與共享能夠最大限度有效地利用現(xiàn)有資源，避免資源重置和浪費(fèi)，降低成本，提升客戶的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力；
4． 工業(yè)企業(yè)或者研究部門(mén)的信息管理平臺(tái)：Pipeline Pilot能夠方便地建立不同的協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)不同部門(mén)人員的登錄，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、管理和查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)中海量信息資源最有效的利用，從而大大提高工業(yè)企業(yè)和研發(fā)部門(mén)的整體工作效率。
MCC(Materials Components Collection)是Pipeline Pilot中的材料研究組件；4.2版本的MCC可以調(diào)用Materials Studio中DMol3，F(xiàn)orcite，，VAMP，QSAR，Reflex，Reflex QPA等模塊的功能，同時(shí)也可以使用Perl Scripting功能。通過(guò)在PP中調(diào)用MCC4.2可以實(shí)現(xiàn)研究工作的流程化，提高工作效率，使計(jì)算流程合理化，科學(xué)化和效率化。
·Perl Scripting
Perl Scripting功能：Materials Studio模擬平臺(tái)加進(jìn)了Perl語(yǔ)言編譯功能，提供了便捷易用的界面，使用者可以根據(jù)研究課題的不同特點(diǎn)非常高效地編譯出理想的計(jì)算程序；這些計(jì)算程序簡(jiǎn)潔快速地調(diào)用Materials Studio分子模擬平臺(tái)的各個(gè)功能模塊的關(guān)鍵詞，即使對(duì)Perl語(yǔ)言不精通的使用者也能很快上手使用該項(xiàng)功能。編譯好的計(jì)算程序，不僅可以在本地平臺(tái)上運(yùn)行，也可以提交到遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行。該功能的引入不僅使得使用者了解Materials Studio軟件的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，也方便了使用者做更多的個(gè)性化設(shè)置，發(fā)揮出Materials Studio分子模擬平臺(tái)更多的技術(shù)潛力。
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| 會(huì)員級(jí)別：免費(fèi)會(huì)員 |
| 加入時(shí)間：2012-02-22
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