利用materialstudio軟件制作CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)

1、2012級(jí)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（）題目： 利用material studio軟件制作CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu) 姓名： 文美樂(lè) 班級(jí)： 應(yīng)物1203 學(xué)號(hào)： 121410020322 指導(dǎo)教師： 王會(huì)嫻 一、 課程設(shè)計(jì)目的、意義目的：1. 根據(jù)課堂講授內(nèi)容，我們做相應(yīng)的自主練習(xí)，便于消化課堂所講解的內(nèi)容。2. 通過(guò)多次反復(fù)調(diào)試程序進(jìn)而積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。3. 通過(guò)完成要求的課題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。意義：1. 有助于加深我們對(duì)操作軟件MS的理解，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我們可以真正理解其應(yīng)用方向，應(yīng)用方法。2. 有利于我們空間思維的鍛煉，MS制圖能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的立體思維、培養(yǎng)分析問(wèn)

2、題、解決問(wèn)題能力。即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的空間繪圖，依然需要學(xué)生有條不理的構(gòu)思。3. 有利于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，在軟件應(yīng)用過(guò)程里，如果不夠認(rèn)真或細(xì)心，可能就無(wú)法得出正確的運(yùn)行結(jié)果。我們反復(fù)調(diào)試，反復(fù)修改的過(guò)程，其實(shí)也是對(duì)我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的一個(gè)鍛煉。應(yīng)用：1MaterialsStudio 在晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用在涉及晶體結(jié)構(gòu)的課程中，學(xué)生往往需要掌握晶體的結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性，但單純板書(shū)式教學(xué)對(duì)學(xué)生的理解作用不大，利用MaterialsStudio的建模功能可以方便的建立各種晶體的三維模型，直觀化的展示其結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性等特點(diǎn)。2MS在能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用固體中電子能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算是固體物理學(xué)的主要理論問(wèn)題，晶體

3、電子能帶的理論計(jì)算方法很多，但對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求很高，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)往往感到無(wú)從下手。而只有讓學(xué)生參與實(shí)際晶體的能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算，學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的理解才更加深刻。MaterialsStudio中的CASTEP模塊可以完成此方面的內(nèi)容。CASTEP基于總能量的平面波贗勢(shì)理論，運(yùn)用原子數(shù)目和種類來(lái)預(yù)測(cè)和計(jì)算包括晶格參數(shù)、分子對(duì)稱性、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)、固態(tài)密度、電荷密度和波函數(shù)、光學(xué)性質(zhì)。由于避免了繁雜的理論推導(dǎo)，一般學(xué)生可以很快上手，把重點(diǎn)放到計(jì)算結(jié)果的分析和討論上，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3.MaterialsStudio在X射線衍射教學(xué)中的應(yīng)用X射線衍射內(nèi)容在固體物理中占有重要地位，通過(guò)X射線衍

4、射實(shí)驗(yàn)，人們可以對(duì)未知晶體進(jìn)行結(jié)構(gòu)標(biāo)定.而一般的固體物理教材只介紹X射線衍射的原理，學(xué)生對(duì)其應(yīng)用知之甚少。我們利用Mater ialsStudio中的Reflex模塊模擬晶體材料的X光、中子以及電子等多種粉末衍射圖譜，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。4MS在理論化學(xué)計(jì)算軟件的應(yīng)用在眾多材料化學(xué)理論計(jì)算軟件中，MS是比較合適一般學(xué)生使用?？梢暬巧?yuàn)W的材料周期性結(jié)構(gòu)和結(jié)果直觀表達(dá)。MS的操作簡(jiǎn)單，讓學(xué)生容易接受，是適合用來(lái)作為材料研究的計(jì)算軟件。二、課程設(shè)計(jì)具體內(nèi)容。1、能夠生成Projects ，打開(kāi)已有的晶體結(jié)構(gòu)并且觀察3D 文檔（生成一個(gè)Projects，打開(kāi)已有的晶

5、體結(jié)構(gòu)并且觀察3D 文檔，顯示三維棍棒型的圖形）2幅圖生成一個(gè)Projects打開(kāi)已有的晶體2、能夠繪制有機(jī)分子（制一幅有機(jī)分子圖，并顯示鍵長(zhǎng)和鍵角） 繪制苯甲酰胺分子 a.b. 加H；旋轉(zhuǎn)方向后如下圖c.測(cè)鍵長(zhǎng)d.測(cè)鍵角3、繪制CaTiO3 晶體的晶體結(jié)構(gòu)，要求給出具體的操作過(guò)程，并把Ca、Ti、O名稱標(biāo)在相應(yīng)的原子上，給出原子的坐標(biāo)。（1）打開(kāi)一個(gè)新的3D Viewer，從Build菜單選擇Crystal下的Build Crystal打開(kāi)相關(guān)的晶體模建對(duì)話框。在Space Group欄中，選擇Enter Group，輸入PM-3M，在Lattice Paramenters欄中，在相應(yīng)的地方

6、輸入CaTiO3 晶體的晶胞參數(shù)a=b=c=3.893A。按下Build 按鈕，一個(gè)空的晶胞就會(huì)出現(xiàn)在文檔中，關(guān)閉對(duì)話框。（2）Atom and Bond 工具欄上單擊Add Atoms按鈕，打開(kāi)Add Atom 對(duì)話框。加入Ti原子，坐標(biāo)為（0.5,0.5,0.5），加入Ca原子，坐標(biāo)為（0,0,0）。加入O原子，坐標(biāo)為（0.5，0.5，0）。給原子標(biāo)記：按Ctrl選中相同原子，在3D viewer上按右鍵，選擇label打開(kāi)對(duì)話框。在Custom text中分別輸入原子的名稱Ca，Ti，O按Apply，如圖，Ca，Ti，O出現(xiàn)在選中的原子上。原子坐標(biāo)：四、設(shè)計(jì)總結(jié)、感想。此次課程設(shè)計(jì)雖然只有短短四周，但每周課程都相當(dāng)充實(shí)。一些學(xué)習(xí)資料本該是同學(xué)們自己搜尋的，但老師很貼心的幫忙搜集了最有效的，最易懂的課程相關(guān)資料，并分發(fā)到同學(xué)們各自的電腦上。前期由于我要考研，老師很體諒的放松了我們學(xué)習(xí)的時(shí)間，給我們充分的考研沖刺動(dòng)力?？佳薪Y(jié)束后，為了不影響，并趕上其他同學(xué)，老師充分為我們解答課程問(wèn)題。經(jīng)過(guò)老師多方面的指點(diǎn)，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟。課程設(shè)計(jì)是一門(mén)專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門(mén)教學(xué)習(xí)方法的課程，給了我很多學(xué)習(xí)上的啟示，