多尺度材料設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)Device Studio（結(jié)構(gòu)建模02）

Device Studio （簡(jiǎn)稱：DS）作為鴻之微科技（上海）股份有限公司（簡(jiǎn)稱：鴻之微）研發(fā)的多尺度材料設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)材料原子級(jí)建模（百萬(wàn)量級(jí)）、高性能科學(xué)仿真計(jì)算、計(jì)算任務(wù)的監(jiān)控和管理、數(shù)據(jù)可視化分析的全過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)與科學(xué)仿真模擬一體化，極大地促進(jìn)和提升科研效率，幫助科研工作者解決當(dāng)今多尺度材料設(shè)計(jì)與仿真模擬的一系列重要問(wèn)題。

Device Studio 集成了多種科學(xué)計(jì)算軟件，可滿足用戶在各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)仿真計(jì)算需求。集成了第一性原理平面波計(jì)算軟件 DS-PAW，第一性原理量子輸運(yùn)計(jì)算軟件 Nanodcal，緊束縛模型量子輸運(yùn)計(jì)算軟件 Nanoskim，第一性原理大體系KS-DFT計(jì)算軟件 RESCU，量子化學(xué)計(jì)算軟件 BDF，分子發(fā)光與輸運(yùn)性質(zhì)計(jì)算軟件 MOMAP，材料微觀組織演化模擬軟件 STEMS ，嵌段共聚物自組裝相行為設(shè)計(jì)軟件TOPS，聚合物耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬軟件PODS，以及其他主流的科學(xué)計(jì)算軟件，諸如：VASP、LAMMPS、QE、OVITO 、Gaussian、NWChem等。

Device Studio 基于強(qiáng)大的材料設(shè)計(jì)建模和高性能科學(xué)仿真計(jì)算能力，可廣泛應(yīng)用于量子器件、人工生物、先進(jìn)電池、智能照明、存儲(chǔ)器等產(chǎn)業(yè)中，輔助其在電子材料、合金、生物科技等領(lǐng)域開(kāi)展材料研發(fā)與設(shè)計(jì)，為光電和集成電路等產(chǎn)業(yè)提供專業(yè)的技術(shù)支撐。

本期將給大家介紹Device Studio 結(jié)構(gòu)建模 5.2-5.3的內(nèi)容。

5.2.2D分子建模

Device Studio 2022A版新增2D分子建模功能，在2D分子建模的界面中，其工具欄包含繪制分子結(jié)構(gòu)式的多種鍵和工具，包括化學(xué)鍵、環(huán)形模板、折疊鏈、船式結(jié)構(gòu)、椅式結(jié)構(gòu)、箭頭、邊框以及文本編輯工具等，用戶可通過(guò)該功能快捷方便的繪制各種2D平面分子結(jié)構(gòu)式和編寫方程式，并支持將2D分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為3D分子結(jié)構(gòu)。

Device Studio具有對(duì)2D分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行編輯的功能，用戶可對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、修改鍵寬、鍵長(zhǎng)、鍵位顏色、鍵位類型、鍵位屬性轉(zhuǎn)換、加氫、減氫、加電荷、減電荷等操作。

以搭建3個(gè)相連苯環(huán)的2D分子結(jié)構(gòu)并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的3D分子結(jié)構(gòu)為例，其搭建步驟如圖5.2-1所示。

(a): 彈出2D分子建模界面操作

(b): 2D分子建模界面

(c): 搭建2D分子結(jié)構(gòu)并轉(zhuǎn)換為3D分子結(jié)構(gòu)操作

(d): 2D分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為3D分子結(jié)構(gòu)后的Device Studio界面

(e): 優(yōu)化轉(zhuǎn)換后的3D分子結(jié)構(gòu)操作

圖5.2-1: Device Studio搭建2D分子結(jié)構(gòu)并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的3D分子結(jié)構(gòu)的操作步驟

5.3.3D分子建模

Device Studio 2022A版新增3D分子建模功能，用戶可通過(guò)該功能方便快捷的搭建3D分子結(jié)構(gòu)，Device Studio支持對(duì)3D分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行編輯，并可查看分子結(jié)構(gòu)的原子坐標(biāo)和原子之間成鍵的詳細(xì)信息，可對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行共鍵調(diào)整、原子夾角調(diào)整、二面角調(diào)整、加氫、平移、旋轉(zhuǎn)、重命名、復(fù)制片段、增、刪、改等一系列操作。Device Studio搭建3D分子結(jié)構(gòu)的操作界面如圖5.3-1所示。

(a): 彈出3D分子建模界面操作

(b): 3D分子建模界面

(c): 搭建3D分子結(jié)構(gòu)操作一

(d): 搭建3D分子結(jié)構(gòu)操作二

(e): 優(yōu)化搭建好的3D分子結(jié)構(gòu)

圖5.3-1: Device Studio搭建3D分子結(jié)構(gòu)的操作步驟