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多尺度分子力學模擬工具

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集大成的古典力學模擬軟體
Materials Studio針對各種材料提供如分子動力學(Molecular Dynamics, MD)與耗散粒子動力學(Dissipative Particle Dynamics, DPD)等理論來對應各種不同尺度下的模擬計算,並配合許多力場來描述各種元素在各環境條件下的分子行為。除此之外,Materials Studio還針對高分子材料提供使用者一系列完善建模與分析軟體對單鏈、結晶及無序高分子結構做各種應用計算。它能讓使用者預測影響高分子性能的關鍵性質,包含相溶性與混合程度、團聚與濕潤狀態、機械行為、擴散以及在表面上的黏附機制。這些性質計算可在染料與塗層、潤滑劑、食物包裝、膠體以及黏附物等應用上做進一步的研究。
 
古典力學與高分子模擬包含以下模組:

 
Amorphous Cell
Amorphous是一套建模工具,能讓使用者以單體依照不同尺寸密度等條件建構無序系統,並預測重要性質的計算工具。這些性質包含內聚能能量密度、狀態方程式、單鏈填充以及局部鏈運動。









 
Blends
此模組結合了修正的Flory-Huggins模型與分子模擬技術來計算雙混合物的相容性。其中混合情形的資訊可藉由相圖來做混合適應度辨識。



 
COMPASS
COMPASS是第一個以各式各樣的第一原理和經驗資料對凝聚相性質參數化及做確效的第一原理力場。因此這力場在同溫度壓力條件下,在各別分子於凝相下的結構、形態、振動、熱物理性質皆能正確預測。




 
Conformers
此Conformer模組提供搜尋非週期分子系統為了去找出具有穩定能量的合理樣品結構。它以分子系統中一組可旋轉的扭轉角探測主要的自由度來做系統性與隨機性的構形搜尋。一旦使用者已經運行Conformer且取得一些構形,此模組能提供一系列的性質計算幫助使用者呈現更仔細的結構分析。

>>Datasheet









 
Forcite


Forcite是一個對在週期與非週期系統中使用古典力學計算分子勢能和結構最佳化計算的模組。Forcite提供支援各勢能的支援,如COMPASS、UFF以及Dreiding等力場(forcefield)。以這些應用層面廣泛的力場可以各式各樣的材料的動力行為。
Forcite Plus
Forcite Plus是一個Forcite的進階模組。除了Forcite各功能之外,分子動力學與分析的部分亦有添加進階功能。其中包含Forcite Plus在分子動力學的時變性質(time-dependent properties),如擴散性(diffusivity)。在分析工具中,能讓使用者分析單純的性質,如密度變化;或是較複雜的性質,如偶極自相關函數(dipole autocorrelation functional)。




 
GULP
GULP(General Utility Lattice Program)模組是用來呈現各種三維固態材料的模組,包含能量最小化、聲子以及動力學等計算功能。GULP也可運用在非週期系統的計算,用來得到分子具缺陷結構的能量。此外,GULP也讓使用者能利用塊材和團簇結構資訊來擬合勢能參數,在處理不同金屬構成之合金上非常有用。
Mesocite
Mesocite是界觀尺度下功能強大的動力學模組,應用層面廣泛,以bead在週期與非週期的界觀系統來對應及取代大量原子的系統來補足原子尺度下尺寸與運算量的不足。











 
MesoDyn
MesoDyn專門以界觀尺度來描述材料的各種行為,所用的計算法是經由化學勢梯度(chemical potential gradient)和Langevin noise配合動力學發展出來的成份密度場(component density fields)。界觀尺度下,因為較大的系統與運算時間,必須要犧牲原子尺度的細節。而許多現象如微觀的相變化、膠體團聚和自組裝行為都能描述。除此之外,一些機械行為如在固定幾合結構的情況下之剪應力和限制界面下的模擬也可以該模組研究。





 
Synthia
Synthia模組能讓使用者利用經驗與半經驗方法做快速高分子性質估計,如對無序的單成份高分子和多成分的共聚高分子預測其熱力、機械和傳輸性質。除此之外,Synthia還有個關鍵優勢為在分子間相互關係的方式是使用連結指數(connectivity index)而不是使用分群貢獻(group contribution);這意味著不用分群貢獻的資料庫就能對在下面九個元素中任何組成的任意高分子的性質預測:碳、氫、氮、氧、矽、硫、氟、氯以及溴。
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