本文為楊站長技術團隊製作的《Materials Studio入門手冊》第30篇，共約100篇。本教程旨在從零開始帶大家入門MS軟件，文末可下載更多學習資料。緊跟楊站長，學會計算，拿下頂刊！楊老師B站鏈接：https://space.bilibili.com/669166168關於MS軟件、答疑等，可加入QQ交流群提問：915466022MS入門手冊（1）：Materials Studio全模塊功能介紹！MS入門手冊（2）：量子力學、分子力學、介觀模擬方法，各模塊重點介紹！MS入門手冊（3）：Materials Studio軟件中所有的輸入輸出文件及其作用MS入門手冊（4）：Materials Studio文件和目錄的建立、打開、關閉、命名/重命名、拷貝、移動和刪除【建議收藏，方便日後查看】MS入門手冊（5）：Materials Studio製作高質量科技論文圖片！MS入門手冊（6）：Materials Studio製作清晰形象的動畫，生動演示分子動力學過程MS入門手冊（7）：3分鐘學會催化/電池等領域的MXene結構的建模方法！MS入門手冊（8）：Materials Studio導入晶體結構和調整顯示方式MS入門手冊（9）：Materials Studio建模之原胞與晶胞的小知識MS入門手冊（10）：Materials Studio從無到有建立晶體結構MS入門手冊（11）：Materials Studio晶體結構點缺陷建模：無序固溶體MS入門手冊（12）：Materials Studio晶體結構點缺陷建模：同種原子兩種化合態混合MS入門手冊（13）：Materials Studio晶體點缺陷建模：空位MS入門手冊（14）：Materials Studio晶體點缺陷建模：取代與間隙MS入門手冊（15）：Materials Studio建模：超晶胞、晶格常數預測MS入門手冊（16）：Materials Studio計算結果及參數文件的意義MS入門手冊（17）：Materials Studio表面模型的建立MS入門手冊（18）：Materials Studio表面建模：切表面、六方晶系、真空層、帶根號表面MS入門手冊（19）：Materials Studio表面吸附分子模型的建立
MS入門手冊（20）：Materials Studio表面建模之吸附位置的精確控制
MS入門手冊（21）：Materials Studio表面建模之分子位置的精確控制
MS入門手冊（22）：簡單界面模型的建立
MS入門手冊（23）：Materials Studio建模 — 界面模型中原子的固定
MS入門手冊（24）：Materials Studio建模 — 晶格失配度較大的界面：超胞模型
MS入門手冊（25）：Materials Studio建模 — 晶格失配度較大的界面：根號模型
MS入門手冊（26）：Materials Studio建模 — 六方晶系晶體界面
MS入門手冊（27）：Materials Studio建模界面模型的原子堆疊問題
MS入門手冊（28）：Materials Studio建模 — 孿晶界面的建立
MS入門手冊（29）：Materials Studio孿晶界面模型，建模小工具集錦MS入門手冊（30）：Materials Studio納米結構模型搭建：零維結構大家好，我們繼續上次的納米結構之旅。上次的課程中我們對於零維納米材料，特別是納米糰簇模型的建立進行了講解，不知道大家有沒有很好的掌握，又有些什麼疑問呢？有小夥伴問到之前沒有使用過的一些功能和選項，這裡稍作解答。Vacancy concentration表示空位濃度，當我們設置為0.1時可以明顯看到出現的空位，濃度為0.1。Cap broken bonds表示的是表面懸掛鍵的處理，比如對於下面的碳團簇，可以用H對表面的懸掛鍵進行飽和。團簇中也可以直接進行原子的取代，在Substitution選項卡中，選擇取代分布Distribution，有沿某一特定晶軸（僅對於某些形狀有該選項）以及沿所有方向（徑向）兩種分布函數。接下來可以選擇函數形式和取代比例，下圖所示即為沿徑向分布，從中心開始以P原子取代C原子，取代比例從0%到50%以線性函數形式遞增，得到的碳納米糰簇，比起自己建立取代模型看起來要方便很多了。對納米糰簇進行了進一步說明之後，接下來我們對於一維納米結構進行介紹。一維納米結構，即在一個維度方向上具有較大尺度，而另外兩個維度上處於納米尺度範圍內的材料，包括空心的納米管（單壁、多壁、碳管束）、實心的納米線、納米棒/納米針、具有長方形截麵條帶狀的納米帶、納米帶纏繞形成的納米環等。理想碳納米管可以視作是由石墨烯片層捲成的中空管體，由一層石墨烯捲成的為單壁碳納米管，由多層石墨烯捲成的叫做多壁碳納米管，分別可以通過在菜單欄Build-Build Nanostructure中的Single-Wall Nanotube和Multi-Wall Nanotube選項建立模型，下圖中前兩個選項就是用來實現該功能的。多個碳納米管平行排列可以組成碳納米管束，可以利用Nanorope選項實現，也就是下圖中的第三個選項。可以看出來，納米管在納米材料研究中占有非常重要的地位。為了理解碳納米管模型搭建時的參數，我們首先要介紹一下關於納米管的理論知識。納米管是由石墨烯捲成的圓筒狀結構，但是石墨烯可以沿着不同方向捲曲，因此碳納米管的截面會有不同的形貌。可以用手性矢量Ch=na1+ma2描述石墨烯捲曲的方向，其中a1和a2為單位方向矢量，m、n是整數，通常可以用(m, n)來表示碳納米管的結構。另外，也可以用直徑dt和手性角/螺旋角θ（手性矢量與a1之間的夾角）表示，這兩個量m、n之間有對應的換算關係。根據m、n之間的關係，可以將單壁碳納米管分為三類：m=n時（此時θ=30°），扶手椅形納米管（Armchair）；m=0或n=0時（此時θ=0°），鋸齒形納米管（Zigzag）；其他情況（m≠n且m·n≠0，此時0°<θ<30°），手性納米管（Chiral）。手性矢量與不同類型的碳納米管（圖片來源Wilder J G, Venema L, Rinzler A, et al. Electronic structure of atomically resolved carbon nanotubes [J]. Nature. 1998, 391: 59-62.）現在就可以打開單壁納米管搭建對話框，對其中的參數進行調整，首先是N、M值，和我們上面說到的m、n是同樣的概念，默認N=M=6（m、n具體值是控制直徑的，改變時可以看到直徑變化，比如N=M=6時直徑8.14 Å，如果N=M=5時直徑就變成6.78 Å了），是扶手椅形納米管。Type中可以選擇碳納米管和氮化硼納米管兩種，鍵長可以自行設定，也可以使用默認。周期性納米管如果選中，則是沿z軸無限延伸的，否則可以設定重複單元以及是否用氫鍵進行飽和。按下Build按鈕，就可以看到搭建好的單壁納米管結構。但是這樣的顯示方式可能看不出來沿z方向不斷延伸，可以改變一下顯示方式，增加在z方向上顯示的晶胞數，並取消晶格的顯示，看起來就好看多了。不過我們看到的很多圖片上的碳納米管是近大遠小的，具有一定的透視性，看起來非常好看。這樣的設置是怎樣實現的呢？可以通過顯示選項來達到這個效果，在結構文件空白區域右擊，菜單中選擇Display Options選項打開對話框，Graphics選項卡中Projection部分選擇Perspective（透視），可以調整透視角，並使用快捷工具欄上的
工具進行方向的調整，產生下圖所示的顯示效果。分別建立N=M=6（扶手椅形），N=6/M=0（鋸齒形）和N=1/M=6（手性）的碳納米管結構，從側面看一下有什麼不同。可以看到納米管的結構是類似於螺旋上升的。好的，現在我們就完成了對於單壁碳納米管結構的搭建，那麼這次我們就到這裡啦。祝大家多多發高影響因子paper，我們下次再見。下載鏈接！1萬個晶體結構CIF文件：MOF、MXenes、催化、電池、二維材料、鈣鈦礦、金屬、納米管等下載鏈接！2.5小時能帶理論課程：能帶態密度、截斷能、k空間、倒空間實空間，晶體點陣、傅里葉變換、第一布里淵區下載鏈接！《基於DFT的第一性原理計算方法簡介》344頁課件！下載鏈接！《330頁量子化學計算精華課件》：21款常用軟件、10類電子結構計算、4大計算化學理論、VASP入門精講！下載鏈接！36小時Materials Studio視頻：建模、自由能、過渡態、吸附能、結合能、能帶、態密度、光學、聲子、溶劑化等下載鏈接！746頁Materials Studio官方手冊、中文版、答疑手冊！為了讓科研黨儘快上手Materials Studio並發表高檔次文章，華算科技楊站長原創設計並經過多次迭代優化，推出了MS系列課程。結合案例深入淺出，帶大家從入門到進階，手把手帶你扎紮實實、快速入門DFT理論計算！學員利用課上所學已發表Angew.、AM、AEM、Nature子刊、New Journal of Chemistry、Applied Surface Science等頂刊文章。報名方式：識別下方二維碼報名，或者聯繫手機：18126387652。
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