导读：Materials-Studio论坛问答全集（精选众多论坛讨论贴），Materials-Studio论坛问答全集（精选众多论坛讨论贴）1、问：用MS构造晶体时要先确立空间群,可是那些空间群的代码是啥意思啊,看不懂,我想做的是聚乙烯醇的晶体,嘿嘿,也不知道去哪可以查到它的空间群答：A、要做晶体，首先要查询晶体数据，然后利用晶体数据再建立模型。晶体数据来源主要是文献，或者一些数据库，比如CCDC。 Materials-Studio 论坛问答全集（精选众多论坛讨论贴）
1、问：用MS构造晶体时要先确立空间群,可是那些空间群的代码是啥意思啊,看不懂,我想做的是聚乙烯醇的晶体,嘿嘿,也不知道去哪
可以查到它的空间群
答：A、要做晶体，首先要查询晶体数据，然后利用晶体数据再建立模型。晶体数据来源主要是文献，或者一些数据库，比如CCDC。
你都不知道这个晶体是怎么样的，怎么指定空间群呢？要反过来做事情哦：）
B、我不知道你指示的代码是数字代码还是字母代码,数字代码它对应了字母的代码，而字母的代码它含盖了一些群论的知识(晶系,对
称操作等),如果要具体了解你的物质或者材料属于那一个群，你可以查阅一下相关的手册,当然你要了解一些基本的群论知识.MS自带
了一些材料的晶体结构,你可以查询一下.
2、问：各位高手，我用ms中的castep进行运算。无论cpu是几个核心，它只有一个核心在工作。这个怎么解决呢？
答：请先确认以下几个问题：
1，在什么系统下装，是否装了并行版本。
2，计算时设置参数的地方是否选择了并行。
3，程序运算时，并不是时时刻刻都要用到多个CPU
3、问：我已经成功地安装了MS3.1的Linux版本，
串行的DMol3可以成功运行。
但是运行并行的时候出错。
机器是双Xeon5320(四核)服务器，rsh和rlogin均开启，RHEL4.6系统。
其中hosts.equiv的内容如下：
ibm-console
machines.LINUX的内容如下：
localhost:8
现在运行RunDMol3.sh时，脚本停在
$MS_INSTALL_ROOT/MPICH/bin/mpirun $nolocal -np $nproc $MS_INSTALL_ROOT/DMol3/bin/dmol3_mpi.exe $rootname
$DMOL3_DATA
这一处，没法执行这一命令
并行运算时，出现以下PIxxxx(x为数字)输出
ibm-console 0 /home/www/MSI/MS3.1/DMol3/bin/dmol3_mpi.exe
localhost 3 /home/www/MSI/MS3.1/DMol3/bin/dmol3_mpi.exe
请问这是什么原因？谢谢！
答：主要是rsh中到ibm-console的没有设置
把/etc/hosts改为
127.0.0.1 localhost.localdomain localhost ibm-console
在后面加个ibm-console
也希望对大家有帮助!
4、问：在最后结果的dos图中,会显示不同电子spd的贡献,我想问的是,
假设MS考虑的原子Mg的电子组态为2p6 3s2,那么最后的dos结果中的s,p是不是就是2p,跟3s的贡献.比如更高能量的3p是否可能出现在
如果可能的话，在这种情况下,如何区分2p和3p的贡献,谢谢.
答：A、取决于你的餍势
势里面没有3p电子，DOS怎么会有呢？
自然，你的1p1s也不会出现在你的DOS中。
B、我觉得原子没有d轨道但是计算出来的DOS图上有d轨道的贡献，这可能是电子跃迁所引起的，虽然按照教科书上的d轨道上没有电
子，但是不排除有电子跃迁过去，但及时跃迁也应该只是很少的而且一般也都是这样。
C、我考虑的是dos并非指电子出现的几率,而是能级的密度.3p构成导带能级不可能吗?
没有d电子出现d的贡献可以理解是跃迁过去,那是不是也不否认3p的可能?
既然不可能有3p,怎么会有1s1p?毕竟一开始计算中已经做了近似?
D、第一性原理计算高于费米面的能带本来就不怎么可靠的。
现在，计算的带隙小于实验值，很大的原因就来源于价带计算不准。
p能量高于s不太好理解
这里有成键反键的因素
p的反键是有可能小于s的成键的
另外有时候原子电子组态没有d电子的时候计算结果也出现了d轨道
估计是做轨道投影的问题。vasp就有这个问题，但是可以消除这个错误的。
5、问：那位高手能够介绍一下MS中CASTEP的势能模型的适用范围？
比如说LDA的（PWC,VWN），GGA的（PW91,BP,PBE,BLYP,BOP,VWN-BP,PRBE,HCTH），能够简述一下其大致差别更好
答：LDA局域密度近似（LDA）：局域密度近似（LDA）是第一阶梯。它仅仅采用空间点r处的电子密度n（r）来决定那点交换-相关能
密度的形式。交换-相关能密度由密度相同的均匀电子气完全确定。泛函的交换部分就准确的用均匀电子气的微分表达。各种不同的
局域密度近似（LDA）仅仅是相关部分表示方法不同，所有现代应用的局域密度泛函都基于Ceperly和Alder`s在８０年代对均匀电子
气总能量的Monte Carlo模拟。
广义梯度近似（ＧＧＡ）：ＧＧＡ是Jacob阶梯的第二个台阶，将电子密度的梯度也作为一个独立的变量（|?n(r)|），在描述交换－
相关能方面，梯度引入了非定域性。ＧＧＡ泛函包含了两个主要的方向：一个称为D无参数‖，泛函中新的参数通过已知形式中参数
或在其它准确理论帮助下得到。另外一个就是经验方法，未知参数来自于对实验数据的拟和或通过对原子和分子性质准确的计算。
Perdew,Burke and Emzerhof(PBE)以及Perdew-Wang from 1991(PW91)是无参数的，在量子化学中广泛采用的GGA，比如
Becke,Lee,Parr and Yang(BLYP)是经验性。LYP校正采用了密度的二阶Laplace算符，因此严格上讲属于Jacob阶梯的第三阶，但通常
仍然归类为GGA.
6、[求助]Linux上MS的安装问题
我在RHES4.6上安装MS3.0
但是在castep和dmol下的RunDMol3.sh大小为零，没有东西，
同时在share下也没有bin目录，也找不到ms_setuo.sh脚本
请问是什么原因？
相应的出现这样的错误信息：
/home/sript/MSI/3.0/3rdParty/regxpcom: error while loading shared libraries: libcxa.so.3: cannot open shared object
file: No such file or directory
答：假如你有Materials Studio 3.1的ISO版本以及licene.dat。在linux机器上的用户名为firefox。下面是安装Materials
Studio3.1 linux版本的步骤
1、假定把Materials Studio3.1的iso文件mount到/home/firefox/ms目录，切换到root帐号下，然后用下面的命令如下：
mount -o loop /home/firefox/MS_MODELING.iso /home/firefox/ms
2、文件mount上去后，退出root帐号，回到firefox帐号。然后到/home/firefox/ms/UNIX目录，运行下面的：
3、开始按提示安装了
1）、指定你要Materials Studio安装到的目录，比如/home/firefox/MaterialsStudio
2）、下面就是指定你所需要安装的模块了，根据自己的需要选择，当然也可以全部选上
3）、然后指定你License_Pack所在的目录，我们假定也是放到/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack目录中，那么先建
立这样的目录：mkdir /home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack
接着按提示Enter。开始安装Licens_Pack了。
4）、下面把你所得到的licene文件msilic.lic拷贝到/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack/licenses目录中，并改名为
msilicense.dat。
5)、把/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack/licenses/msilicense.dat完整的文件名按提示输入。这些完成后。就基本
安装好了。下面就是把gateway运行起来。
4、到/home/firefox/MaterialsStudio/Gateway目录，运行下面的命令：
./msgateway_control_18888 start
提示说Gateway start succeeded - running as process xxxx。后，就启动成功了。
5、在ie的地址栏输入，http://127.0.0.1:18888/ ; 则页面会显示该机器上已经安装好的计算模块
基本就安装成功了。(注意之处：不要用root安装它)。
7、问：我想对NaYF4的电子云分布进行模拟计算,请各位高手指点怎么计算??
如果有NaYF4的结构的话,请分享一下.
答：如果是晶体的话，可以找相关的文献看晶格常数和原子坐标，自己构建模型后计算
如果没有文献，可以上无机晶体结构数据库ICSD查询，如果查到，直接导出来
就可以用ms算了
电子云分布算一下电子密度就可以了
可以用dmol和castep
如果要某个轨道的电子云，dmol算homo－lumo上下若干个轨道
castep算能带
最后那visulizer看电子云密度图就ok了
8、问：各位高手请教一下用demolJ计算分子轨道怎么看HUMO,LUMO图，其中的黄色蓝色代表什么啊，谢谢了
答：dmol计算的时候选择properties里面的orbitals
把homo和lumo选上
然后计算，算完以后打开analysis对话框
选择orbitals，就看到你算的homo和lumo了，然后import就在模型中可以看见homo和lumo了
9、求助有MS并行计算经验的朋友解答一下
我虽然在LINUX CLUSTER并行成功了，但是并行的时候CPU计算利用率很不均衡也不稳定
有时候100%有时候0%
而且计算到一定程度的时候会变换运行程序在LINUX中的进程名
换了一次之后CPU使用就开始出现不均衡的情况，有一个CPU 90%+，别的都是2-5%的样子进程处与sleeping状态只有那一个CPU在RUN
另外说一下我每个节点的硬件配置相同，用的是CASTEP模块，K点数是CPU数的整数倍，但是算能带的时候不知道如何调节K点数目，
不均衡不知道是不是算能带的时候导致K点在每个CPU上分布不均造成的 还想问一下 我各个节点都是同一个交换机下的机器，NFS的效率如何评估
答：A、你应该看看内存的使用率,一般如果内存不足,会造成你说的现象
B、所有节点空闲内存都在50%以上啊，发现只有一个节点的CPU占用的厉害 别的不超过10%
C、你选用的几个cpu进行计算,如果是一个,那就是你发生的问题原因,如果不是一个,而是选择几个cpu进行计算,那么应该是节点之间
的通讯问题了,这需要进行机群的的调节了
10、问：CASTEP能算pdos的自旋情况吗
答：可以计算体系的自旋态密度
alpha和beta分别为自旋向上和自旋向下
total spin是总自旋
计算的时候必须把自旋极化－spin polarized 选上才能画自旋态密度
11、问：大家帮忙看看这是什么问题
我再用demol计算动力学的时候,不管怎么设置参数它老出现这个提示
Error: SCF iterations not converged in 50 iterations
Message: SCF not converging. Choose \ or set \ You may also need to change spin or use symmetry
Resubmit DMol3
Message: DMol3 job failed
Error: DMol3 exiting
请教高手这是什么原因啊?
答：SCF not converging. Choose \ or set \ 无法收敛，加大计算步数。
你错误的原因是体系在50步内不能收敛,你可以增加收敛计算步数,比如增加到100
系统提示你改变\和\的设置参数(这两个参数在设置对话框中),还提出建议让你改变自旋和对
称设置来试一试。
不收敛，解决方法一加大圈数，DMol3 calculations－》electronic标签下More选项－》SCF选项，中Max. SCF Cycles加大，最多
1000圈，如果1000圈收敛不了
就用方法二，加大smearing
在SCF标签下把orbital occypancy下面的勾打上，然后设置smearing
设置重小到大逐渐增大，smearing如果很大，虽然能收敛但是最后的构型有问题。
做MS计算，我的感觉是没有必要一步算到位，就是说你的计算精度（能量，力等等）可以一步一步来，或者是smearing慢慢变小，这
样容易收敛些。
12、新手请教几个不专业的问题
1.(1x1)CO中(1x1)是什么意思？
2.态密度、能态密度和电子态密度的区别？
3. K││-resolved是什么意思？
4.如何在半导体上建金属表面？
5.如何翻译？
supercell geometry
the Vienna ab-initio simulation package (VASP)
the generalized gradient approximation
the plane wave expansion
structural relaxations
a tight-binding linear muffintin orbital (TB-LMTO) method
the TB-LMTO method
the principal-layer Green’s function technique
the K││-resolved transmission
6．K││-resolved DOS at the Fermi energy这句话怎么理解啊？
7．用MS能不能计算一个体系的电导？如何去算？
答：1. (1×1)表示的是表面的构型，2×2是(1×1)的四倍，也就是x和y上分别用两倍单位平移定义表面的晶格常数a和b，c轴与表面 方向平行，c的大小取决于原子层和真空层厚度
2.应该是没有区别，可能是称呼不同而已。
3.不清楚什么意思
4. 用ms里面的layer builder构建界面，基底为半导体，半导体上长金属层是通过layer builder构建的
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&&请教一下在ms中怎样替换晶胞中的原子？
请教一下在ms中怎样替换晶胞中的原子？
请教一下在material studio中怎样替换晶胞中的原子？
谢谢啦，只是那样会把其他同类原子全换了？:hand:
请教一下properties在哪？怎样操作，
选择“view”->"Explorers"->"Properties Explorer"，然后在MS的左下角，会显示Properties的面板，里面能查空间群，有多少个原子，原子的内坐标
对称性的问题 你取消一下对称性就可以了
build-symmetry-make p1
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Materials Studio软件辅助晶体结构教学
付志粉【摘 要】针对晶体结构教学中概念抽象、理论性强的特点， 本文将Materials Studio分子模拟软件引入到晶体结构的具体教学过程中，介绍了在晶体结构教学中使用Materials Studio分子模拟软件对晶体结构相关概念、基本原理进行可视化及计算分析的一些具体做法，并对计算软件辅助理论课堂教学的模式进行了探讨。实践表明，使用Materials Studio分子模拟软件辅助晶体结构教学可使抽象难懂的教学内容直观化、动态化，易被学生理解和接受，能够激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。【关键词】分子计算模拟软件；Materials Studio；晶体结构0 引言晶体的结构及其规律性是固体物理课程的重要组成部分，同时也是材料科学与基础、固体电子学等课程的重要基础内容[1-4]。其所涉及的晶体结构复杂，概念、原理抽象，学生普遍反映难学、教师感觉难教。鉴于晶体结构的教学对于后续课程内容的基础地位，如何激发学生学习这部分内容的兴趣进而提高教学效果，教师教学观念的转变、教学方法的改进以及先进教学手段的引入就显得尤为重要。Materials Studio是一款功能强大，操作简便且可在一般PC机上运行的分子模拟软件[5]。该软件不仅能方便地建立各种晶体的三维结构模型，还能计算和模拟晶体的X射线、中子及电子等粉末衍射图谱，进而确定晶体的结构[6-7]。本文选取晶体结构教学中晶体的结构及其对称性、晶胞/原胞、晶面/晶向、X射线衍射等概念及原理，使用Materials Studio分子模拟软件对这些知识点、概念及原理进行了可视化及具体的计算分析，以期为提高晶体结构的教学效果提供参考。1 Materials Studio （MS）软件应用1.1 直观显示晶体结构，加深对晶体对称性的认识从MS软件菜单命令File→Import→Structure中导入不同的晶体结构，图1给出了超导体YBa2Cu3O7的晶体结构，向学生直观、生动形象地展示了YBa2Cu3O7晶体的3D结构，以开阔学生的视野；通过旋转、移动、缩放所建晶体结构，使学生从不同角度观察认识所建的晶体结构及其对称性；再从菜单命令Build→Show Symmetry→Symmetry Group， 向学生讲解菜单对话框中各种符号的含义，加深学生对晶体对称性的认识。1.2 晶胞、原胞的区别晶胞与原胞是晶体学中两个重要且易混淆的概念。在教学中一般告诉学生原胞是晶体中最小的周期性重复单元，而晶胞是晶体最小周期性重复单元的几倍。多数教材此处是以简立方、体心立方、面心立方结构为例向学生说明原胞、晶胞的区别[1-3]。有了MS软件以后，可以扩充到其它结构的晶体。以图2给出的Si的晶体结构为例来说明原胞与晶胞的区别。从MS软件点击菜单命令File→Import→Structure→Semiconductor→Si，导入的结构即为Si的晶胞结构（也叫惯用原胞，单胞），接着点击菜单Build→Symmetry→Primitive Cell，即可得到该晶体的原胞，点击菜单Build→Symmetry→Conventional Cell，可在Si晶体的晶胞和原胞间进行转换。引导学生得出以下结论：晶胞所在重复单元体积大于原胞所在单元的体积；一个晶胞中可包含多个原子（一个Si晶胞中包含8个原子），而一个原胞中一般仅含一个原子；晶胞的对称性程度高于原胞的。1.3 晶面、晶向概念的引入以Cu晶体结构为例，在一个新的3D文档中导入金属Cu的晶体结构，建立Cu晶体的超胞结构，显示该晶体在不同平面上及不同方向上原子的排列情况，使学生首先对晶体的周期性结构有一个直观的认识，接着向学生演示Cu晶体可看成是由一系列分布在（100）、（110）或（111）等相互平行等距的晶面上的原子构成，或看成是由一系列分布在[100]、[110]或[111]等相互平行等距的直线系上的原子构成，由此引出晶面及晶向的定义。经过作者近几年的课堂教学效果表明这种引入晶面、晶向的做法，教师容易讲解清楚，学生也更容易接受。1.4 帮助理解晶体X射线衍射原理教学中在讲授完晶体X射线衍射的基本原理后，利用MS软件自带的Reflex模块计算已知晶体的X射线衍射谱并进行结构分析，以加深学生对X射线衍射原理及晶体结构的认识。具体操作步骤如下：（1）导入要计算衍射谱的晶体结构点击File→Import→Structure；（2）点击Modules→Reflex→Power Diffraction→Calculate即可得到所导入晶体的X射线衍射图谱。为了增强教学效果，教师可布置课后作业，让学生课后亲自参与计算不同种类晶体的X射线衍射谱，并与文献资料中的实验数据对照进行结构分析。图3 利用MS软件计算的BaTiO3晶体的X射线衍射图谱。图3 利用MS软件计算的BaTiO3晶体的X射线衍射图谱2 结束语在晶体结构教学过程中使用Materials Studio分子模拟软件，使原本复杂的晶体结构，抽象的概念及原理变得直观且易于理解，这种借助计算软件辅助理论教学的方式不仅节约了课堂时间，丰富了教学内容，更重要的是激发了学生对教学内容的兴趣，增强了其求知欲和创新精神。随着科学技术的发展，新材料、新结构不断出现，分子模拟软件也在更新换代，借助计算软件辅助晶体结构教学还有许多可探索的空间，有必要不断优化晶体结构的教学资源，以进一步提高教学质量。【参考文献】[1]王矜奉.固体物理教程[M].济南：山东大学出版社，2010.[2]余永宁.材料科学基础[M].北京：高等教育出版社，2012.[3]沈为民.固体电子学导论[M].北京：清华大学出版社，2012.[4]韦丹.固体物理[M].北京：清华大学出版社，2007.[5]A. Altomare， M.C.Burla， M. Camalli， G.L. Cascarano， C. Giacovazzo， Guagliardi A.， Moliterni A. G. G.， Polidori G.， Spagna R.. SIR97： a new tool for crystal structure determination and refinement [J]. Journal of Applied Crystallography，）：115-119.[6]陈海平.分子模拟软件Materials studio在微电子专业课程中的应用[J].产业与科技论坛，）：76-77.[7]杜永胜.Materials studio在固体物理教学中的应用[J].技术物理教学，）：45-46.[责任编辑：汤静]
2015年32期
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