materials studio2019是一款功能十分強(qiáng)大的材料科學(xué)仿真模擬軟件，該軟件專門為從事該領(lǐng)域的科學(xué)家們量身定制，能夠?yàn)橛脩籼峁I(yè)的三維結(jié)構(gòu)建模方案，軟件結(jié)合強(qiáng)大的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)，幫助用戶對各種晶體、無定型以及高分子材料的性質(zhì)及相關(guān)過程進(jìn)行深入的研究，更好地了解原子與分子的層級結(jié)構(gòu)，大大提高用戶的研發(fā)效率，有需要的小伙伴千萬不要錯(cuò)過哦。

【功能介紹】

　　1、加入了新的反應(yīng)動力學(xué) KMC 模塊 Kinetix

　　2、Cantera 加入反應(yīng)敏感性分析和升溫脫附功能

　　3、MS2019 中 MKL 庫 和 Intel 編譯器的升級提升量化計(jì)算效率

　　4、CASTEP 中采用基于 OPENMP/MPI 的方法減少內(nèi)存使用

　　5、DMol? 中引入 SCAN（Meta-GGA）交換相關(guān)函數(shù)

　　6、DFTB+ 中加入用于電解液模擬設(shè)計(jì) LIB2019 材料參數(shù)庫

　　7、GULP 中新增專門針對 Li-Mn-O 正極材料的 MEAM-2NN-Qeq 力場

　　8、ONETEP 用戶界面新增輸運(yùn)功能以及 TD-DFT 光學(xué)性質(zhì)計(jì)算

【軟件特色】

　　1、加速創(chuàng)新

　　與單獨(dú)的測試和實(shí)驗(yàn)相比，該軟件使材料科學(xué)家和研究團(tuán)隊(duì)能夠更快，更高效地開發(fā)新的，性能更好，成本更高的材料。

　　2、降低成本

　　引入新材料所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)量減少了10倍。

　　3、提高效率

　　通過創(chuàng)建可重用的建模和模擬協(xié)議，自動執(zhí)行重復(fù)或繁瑣的建模任務(wù)。

　　4、協(xié)作

　　捕獲和分享專家知識和方法，使計(jì)算科學(xué)在組織和地理范圍內(nèi)更加一致。

　　5、解決您最棘手的問題

　　BIOVIA的專家科學(xué)家團(tuán)隊(duì)確保及時(shí)提供支持和專業(yè)知識，幫助解決材料科學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的問題。

【模塊功能】

　　反應(yīng)動力學(xué)模塊更新

　　新模塊：Kinetix 模塊

　　模塊的特點(diǎn)：

　　1、晶體表面的化學(xué)物理過程模擬

　　2、動力學(xué)蒙特卡羅方法

　　3、具備原子尺度的空間分辨率

　　4、可模擬的時(shí)間尺度可與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相當(dāng)

　　模塊的應(yīng)用：

　　a） 催化劑表面的化學(xué)反應(yīng)

　　b） 溫度遞升脫附

　　c） 表面有序化的模擬

　　d） 電池電極表面的反應(yīng)

　　Cantera 模塊

　　1） Cantera 模塊的 CSTR（連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器）計(jì)算任務(wù)中加入了敏感性分析。此項(xiàng)新功能使用戶能夠判斷出反應(yīng)鏈中最關(guān)鍵的步驟，減少不重要的副反應(yīng)，為復(fù)雜的具有多步反應(yīng)機(jī)理的模擬節(jié)省時(shí)間。

　　2） 新增一個(gè)能夠模擬程序升溫脫附 （Temperature Programmed Desorption） 的功能

　　3） 新增在 Cantera 中引入第三方反應(yīng)機(jī)理的功能

　　量子力學(xué)模塊更新

　　CASTEP 模塊

　　1） 新增預(yù)調(diào)制的 LBFGS 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

　　2） 有限位移方法計(jì)算聲子散射譜和態(tài)密度的效率提高

　　3） 新的超胞選取方法以及插值方法的引入加速了力常數(shù)矩陣的求解

　　4） DFT+U 的方法擴(kuò)展至固體核磁（NMR）的化學(xué)位移計(jì)算

　　對于順磁性體系可以選擇 spin polarize 的計(jì)算

　　DFT+U 不適用于 G-tensor 和 J-coupling 的計(jì)算

　　拓展了 CASTEP NMR 可以處理的體系范圍，明顯提升含有稀土元素體系的 NMR計(jì)算精度

　　5） 新增多體色散修正方法 （MBD@rsSCS） 處理長程弱相互作用

　　以 TS 為基礎(chǔ)發(fā)展而來，但能更好地描述弱相互作用系統(tǒng)?？梢杂?jì)算原子受力和應(yīng)力；

　　相對于 Grimme 、OBS 以及 TS 等雙體修正方法，具有更好的通用性，更高的精度；

　　支持包括 PBE、PBE0、HSE03 以及 HSE06 等交換相關(guān)泛函。

　　色散修正支持所有的幾何優(yōu)化和性質(zhì)計(jì)算。

　　6） 引入 Hybrid OpenMP/MPI 并行方法，減少內(nèi)存占用

　　7） SOC 的計(jì)算結(jié)果可進(jìn)行密立根布局分析

　　8） CASTEP 中有限位移計(jì)算振動性質(zhì)時(shí)加入了“內(nèi)插法”的選項(xiàng)

　　Dmol3 模塊

　　1） 新增 SCAN meta-GGA 泛函

　　能夠預(yù)測包括各種化學(xué)鍵：共價(jià)鍵、金屬鍵、離子鍵、氫鍵以及范德瓦爾斯鍵的分子以及材料的幾何結(jié)構(gòu)和能量，還更好的體現(xiàn)了中程的范德華相互作用，在預(yù)測冰和水分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體材料以及二維材料的結(jié)構(gòu)和電子態(tài)研究中能得到更好的結(jié)果

　　泛函在計(jì)算各種固體的各種性質(zhì)（尤其是能量相關(guān)性質(zhì)）中比 LDA 和 GGA 有很大的改進(jìn)，幾乎達(dá)到了雜化泛函的水平，但是比雜化泛函要大大節(jié)約時(shí)間

　　SCAN 泛函在內(nèi)聚能、形成能的計(jì)算中普遍優(yōu)于其他的半局域泛函，例如在硅的間隙缺陷形成能計(jì)算中得到與實(shí)驗(yàn)一致的結(jié)果

　　2） 在幾何優(yōu)化與過渡態(tài)優(yōu)化計(jì)算面板中允許通過笛卡爾坐標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化

　　3） 在計(jì)算結(jié)果文件 outmol 中簡化了交換相關(guān)泛函的描述并使得結(jié)果的呈現(xiàn)對于用戶更加的友好

　　4） 幾何優(yōu)化以及過渡態(tài)優(yōu)化過程的結(jié)果報(bào)告中更好地解釋了達(dá)到能量收斂標(biāo)準(zhǔn)后優(yōu)化過程仍然繼續(xù)執(zhí)行的原因，提高了結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率

　　DFTB+ 模塊

　　1） 新增專門用于鋰離子電池中電解液模擬設(shè)計(jì)的 Slater-Koster Library 材料參數(shù)庫 LIB2019。庫中包含了 Li，C，H，O，N，F(xiàn)，P元素的相應(yīng)參數(shù)，并且能夠衡量鋰離子在電解質(zhì)中的擴(kuò)散性能

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　　圖4 模擬典型鋰離子電池電解質(zhì)碳酸亞乙酯（EC）的分解

　　2） 新增完整的參數(shù)化腳本工作包 （DFTB+ Parameterizarion Tool Set）：其中包含有四個(gè)工具幫助用戶更好地制作 DFTB+參數(shù)

　　DFTB+ Generate Electronic Parameters

　　DFTB+ Electronic Evaluation

　　DFTB+ Final Evaluation

　　DFTB+ Merge Parameters

　?。ㄔ撃_本工具包已被加入到了 BIOVIA Mateirials Studio Community 中，用戶自行注冊之后便可搜索關(guān)鍵詞 DFTB Parameterization 進(jìn)行下載。）

　　ONETEP 模塊

　　1） 支持 Perl Script 調(diào)用

　　2） 在計(jì)算參數(shù)界面中添加設(shè)置所有種類元素的全局 NGWFs（non-orthogonal generalized Wannier functions） 半徑的選項(xiàng)

　　3） 新增界面輸運(yùn)性能計(jì)算功能

　　4） 新增 TD-DFT 計(jì)算界面

　　5） 新增界面 LDOS 計(jì)算

　　6） 新增金屬自旋的優(yōu)化

　　7） 新增 Hybrid OpenMP/MPI 的使用

　　分子力學(xué)及動力學(xué)模塊更新

　　GULP 模塊

　　1） 新增針對含能材料的反應(yīng)力場 ReaxFF RDX

　　2） 擴(kuò)展了 MEAM-2NN 力場所適用的元素范圍 （包含Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Al, Pb, Fe, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, C, Si, Ge, In, Mg, Ti, Li, Ga, N, O, H, Mn, Ca,Co, Mn, P, Sn, Y, Zr）

　　3） 新增用于模擬 Li-Mn-O 體系（鋰離子電池正極材料）的 MEAM-2NN-Qeq 力場

　　4） 添加了新的立場形式：Slater勢和 Buffered 14-7 Lennard-Jones 勢

　　5） 新增 ReaxFF and MEAM 力場對于振動性能計(jì)算的支持

　　6） 嵌入了第三方軟件 Alamode，可通過玻耳茲曼輸運(yùn)方程計(jì)算熱導(dǎo)率

　　Forcite Plus模塊

　　1） 新增將xsd文件轉(zhuǎn)化為 Abaqus 支持的 inp文件

　　文件中必須包含各種組分的密度場數(shù)據(jù)；

　　可直接通過菜單 export 為 Abaqus 支持 inp文件；

　　長度基本單位會由埃轉(zhuǎn)化為微米；

　　在每個(gè)點(diǎn)上密度值最大的材料組分被定義為 Abaqus 模型中該格點(diǎn)所代表的材料

　　2） 新增 Tabulated torsion potential

　　3） 新增對帶電體系施加電場的功能

　　其他更新

　　Visualizer 模塊

　　1） 軌跡動畫輸出成 AVI文件時(shí)默認(rèn)進(jìn)行壓縮

　　2） 可以通過 Pipeline Pilot 的 protocol 通過網(wǎng)頁查看計(jì)算文件目錄

　　3） 使用了一種新算法來預(yù)覽三維周期性體系反應(yīng)過程