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1、固体表面吸附有机分子操作步骤固体表面吸附有机分子操作步骤 固体表面吸附有机分子涉及到晶体结构构建，表面剪切优化，有机分子（甚至是聚合物 分子）构建，无定形结构构建，层的加载，动力学优化，及最后数据分析等内容。这里以 Discover 模块为例进行说明（也可以用 CASTEP 模块） 第一部分：晶体表面层的构建第一部分：晶体表面层的构建 1， 晶体结构构建： 两种方法： A, Build | Crystals | Build Crystals 需要知道晶体的空间群，点阵结构，晶格参数，原子 坐标等信息。 B, 从COD网站直接下载晶体结构文件 （cif文件） ， 然后利用Open Files 功
2、能直接导入即可。 注：一般构建好晶体结构后需要进行几何优化：Geometry Optimization . 2， 表面剪切：Build | Surfaces | cleave surface. 3， 分配力场：Discover | Setup | Typing 注：这个时候需要保留化学键，才能识别。 4， 固定非表面原子，进行优化： 固定原子：Modify | Constraint 选择 Fix Cartesian Position 优化： Discover | Minimizer 注：非表面原子的确定一般需要经过收敛检验，在 Min 之前，需要在 Discover | Setup 中的 No
3、n-Bond 里面选择合适的参数，且选择在计算时不需要计算力场。 5， 建超胞 ： Build | Symmetry | Supercell 6， 加真空：Build | Crystals | Build Vacuum slab 注：此时真空层厚度取 0 ； 至此，晶体结构的表面层建好，下面需要构建有机分子层。构建有机分子层，有两种方法， 都是在 Amorphous Cell 模块中， 对于高聚物， 一般采用 Amorphous Cell 中的 Construction 功 能，对于普通有机分子，则采用 Calculation 中的 packing. 第二部分：有机分子层的构建第二部分：有机分
4、子层的构建 1, 利用Calculation 中的packing 构建有机分子层： 首先直接利用MS自带的模板构建分子， 或者利用 Build | Build Polymers 2，建一个空的晶体结构： Build | Crystals | Build Crystal 注：该晶格的 a, b 应该与前面所述晶体的晶格参数 a, b 一致。c 值适中 3, 将有机分子放入晶格中： Amorphous Cell | Calculation | Packing 注： 关于有机分子密度的设置， 对于纯溶液或者稀溶液， 按该条件下溶液的试剂密度来构建， 如果是构造的体系，则可借助 MD 模拟方法，模拟一
5、个类似更大的体系，取其平均值即可 有机分子层也构建完，最后进入到动力学模拟阶段 第三部分：动力学模拟第三部分：动力学模拟 1， 优化 Min： Discover | Minimizer 注： 优化前 （Min） ， 先查看所有原子是否都已分配力场， 如果没有， 可以手动添加， 在 project explorer 中双击 Force field type，然后修改力场类型即可。其次在 Min 之前，需要把晶体结 构所有原子重新固定，包括表面原子。 一般是模拟室温条件下的吸附，这个时候晶体中的原子移动不大，因此其运动可忽略。 2. 动力学模拟： Discover | Dynamics 注：次步参
6、数设置很重要，重要参数有： 系综，温度，模拟时间，步长，及轨道设置，模 拟时间可一般设定为 1-2ns 第四部分：模拟结果分析第四部分：模拟结果分析 主要讨论了吸附能的计算，径向分布函数的计算，密度分布计算等。 A 体系平衡分析 在正式分析之前，先分析体系是否达到平衡。利用 Discover | Analysis 中的 Dynamic。 操作步骤如下 1， 将有机分子定义为一个集： 先选中全部有机分子中所含的原子，然后再 Edit | Edit Sets，给定 set name. 注：在 MS 5.5 版本中，定义集及修改原子选择方式在 Build 里面，但在 MS5.0 版中，这些 功能在
7、Edit 里面。此时被选中的原子呈现被小圈圈包围形状。 2， 计算 MSD（Mean squared displacement）: Discover | Analysis | Dynamic mean squared displacement. 在点最下面的 Analysis 注：分析前，需要解除原子的固定。 3， 观察所得到的 xtd 中的曲线，当曲线形成水平直线，说明体系达到平衡。 B，吸附能计算： 见创腾初级教程：p95，教程中给出相互作用能计算公式： = 1， 计算：先把固定的原子解除固定， 然后 Discover | Setup | Energy 点击 Energy 计 算结束后在文
8、档中查找到： Total Potential Energy (总势能) 2， 计算：把有机分子删除，然后解除被固定的原子，在按照第 1 步中的方法，求 Energy。 3， 计算：可先另存一份轨迹文档，然后删除晶体原子，再用同样的方法，求能量， 最后利用公式求. C，径向分布函数计算： 径向分布函数，主要是正对两种原子之间的相互作用分析。 1， 定义两种原子的集： 选中其中一种原子（全部选中） ，然后采用前面定义集的方法，定 义一个集。在选中另一类考察原子，进行定义。 2， 在 Analysis 中， 选择 Structural Pair correlation function ， 然后在
9、Choose sets 中分别 选好定义的集。再点 Analyze 注 1：Apply analysis to 中选择 Current structure in， 与分析体系平衡一样，此处也得把晶体 中被固定的原子全部解除固定。 注 2：在 Forcite 模块中，也能分析 Radical distribution function。二者类似，计算时，需要选 择 include intra/ -intermolecular components。 3， 数据分析：在所得的曲线图上，右击选择 Delete 删除无关文件，只留下 gab_r inter （在 Discover | Analysis 中） ，或者 ab_inter。这是两中原子间的相互作用。 D，表面浓度分布状况 操作步骤与前面几个类似，先定义集，然后选择相应的功能进行计算，只不过选择 concentration profiles 函数 其它结果分析还没掌握
