欢迎
欢迎使用 Materials Studio
Materials Studio 是一个采用服务器/客户机模式的软件环境,它为你的 PC 机带
来世界最先进的材料模拟和建模技术。
Materials Studio 使你能够容易地创建并研究分子模型或材料结构,使用极好的
制图能力来显示结果。与其它标准 PC 软件整合的工具使得容易共享这些数据。
Materials Studio 的服务器/客户机结构使得你的 Windows NT/2000/XP,Linux 和
UNIX 服务器可以运行复杂的计算,并把结果直接返回你的桌面。
Materials Studio 采用材料模拟中领先的十分有效并广泛应用的模拟方法。
Accelry’s 的多范围的软件结合成一个集量子力学、分子力学、介观模型、分析工具模
拟和统计相关为一体容易使用的建模环境。卓越的建立结构和可视化能力和分析、显
示科学数据的工具支持了这些技术。
无论是使用高级的运算方法,还是简单地利用 Materials Studio 增强你的报告或
演讲,你都可以感到自己是在用的一个优秀的世界级材料科学与化学计算软件系统。
易用性与灵活性
Materials Studio 可以在 Windows 98,Me,NT,2000 和 XP 下运行。用户界面符
合微软标准,你可以交互控制三维图形模型、通过简单的对话框建立运算任务并分析
结果,这一切对 Windows 用户都很熟悉。
Materials Studio 的中心模块是 Materials Visualizer。它可以容易地建立和处理图
形模型,包括有机无机晶体、高聚物、非晶态材料、表面和层状结构。Materials Visualizer
也管理、显示并分析文本、图形和表格格式的数据,支持与其它字处理、电子表格和
演示软件的数据交换。
Materials Studio 是一个模块化的环境。每种模块提供不同的结构确定、性质预
测或模拟方法。你可以选择符合你要求的模块与 Materials Visualizer 组成一个无缝的
环境。你也可以把 Materials Visualizer 作为一个单独的建模和分子图形的软件包来运
行。
如果你安装了 Materials Studio 的其它模块,后台运算既可以运行在本机,也可
以通过网络运行在远程主机上。这取决于你建立运算时的选择和运算要求。Materials
Studio 的客户机/服务器模式支持服务器端运行在 Windows NT/2000/XP,Linux 或
UNIX 下,使得你可以最大化利用计算资源。
效率和交流
所以的研究人员都可以从 Materials Studio 强大功能中获益。这份文档的“演示”
部分给出了一些简单的分子和材料的模型。这能使你获得对材料的更好的理解并能创
建优秀的图形。与其它 Windows 软件的协同工作使得能容易地拷贝粘贴这些图形到
其它文档。结构和性质的数据能容易地从电子表格和数据库中导入导出。Materials
Studio 帮助你显示和共享数据。Materials Visualizer 也可以安装在研究部门、生产部门、
工程部门和营销部门来在不同部门中共享工作。
设计更好的材料
Materials Visualizer 极大地提高了计算材料学的易用性。它在一个灵活易用的软
件环境中为化学家、材料科学家和工程师带来了有力的方法。它使交流有关材料结构
与性质和求解化学与材料工业中临界问题的观点变得简单直观。
最近更新
Materials Studio2.2 版更新
许多的重要新特征出现在 Materials Studio2.2 版中,尤其发布了增强的量子力学工具,
新的介观模型模块,全新的经典模拟能量计算引擎,还有很多内部结构和核心 Materials
Visualizer 功能的升级。
新的产品
MesoDyn。MesoDyn 是预测装软凝聚态物质介观结构动态组装,现在是 Materials Studio 的
一个模块。
Materials Studio 版本中的 MesoDyn 是对在 Cerius2 版本功能上的一个大的升级。MesoDyn 现
在能被用来解决形成动力学、自组装动力学和相界偏析等主要的工业问题,这些对高聚物、
化学、电子、药物缓释、制药、生物技术和其它工业有重大意义。
MesoDyn 的使用者第一次能在介观尺度上明确包括静电作用建模。新的积分选项提供了对
模板积分计算的显著改进。使用对称多处理器进行并行模拟也会提高性能。复杂的 volume
visualization 选项允许用户创建 MesoDyn 预测的介观结构的极好的静态和动画图象。
Forcite。Forcite 是 Materials Studio 中新的原子模拟工具,它可用于能量计算和分子与周期
系统的几何优化。Forcite 采用全新的算法,可以调用 Dreiding、UFF(通用力场)和 COMPASS
等力场。Forcite 优化周期系统时可以考虑对称性,这对检晶仪很有利。使用 UFF 力场可以
研究金属茂合物等无机系统。Forcite 仅在客户端使用。
Reflex。X-Cell,一个新的粉末法索引工具,已被加入 Reflex 功能中,这是分子结晶学会发
展的一个里程碑,代表了索引技术的一次飞跃发展。X-Cell 可以揭示粉末衍射图案蕴含的结
构秘密,这已被证实用其它方法很难索引。X-Cell 在 2003 年 7 月发行。
Reflex 的另一个革新是能和模拟的和试验的衍射图案一起独立显示出由 Pawley or
Rietveld refinement 造成的背景贡献。
Materials Studio 模块的提高
Dmol3。此版本的 Dmol3 在 Windows 和 Linux IA32 系统中性能有 3-4%提高。在所有平
台上并行性能都有所提高。这使 Dmol3 成为世界上最快的从头计算代码之一。新增的
Handy-Tozer 功能使科学家能模拟氢键结合系统,获得准确的分子结构和热力学数据,这使
得 Dmol3 成为制药业的一个很重要的工具。
VAMP。作为 Accelrys 从头计算和分子动力学连接工具,VAMP 现在包含两个半经验方
法——MNDO/d 和 AM1*。AM1*设计用来处理过渡金属元素。VAMP 在预筛选、fast geometry
过渡态搜索计算方面是一个优秀的工具,可用于均相催化等许多科研领域。附加的过渡态搜
索功能使确定合适的过渡态搜索初始结构变得容易。
CASTEP。使用最近建立的线性响应理论,CASTEP 现在有能力计算声子频率。声子频
率可用来显示声子散射曲线和声子密度状态,就像电子能带结构和状态点密度。另外,热力
学量,如自由能和 Debye 温度也可以计算出来。这对 CASTEP 技术是一个很大的进步,开
创了精确计算固体系统热力学性质的道路。通过计算 Mulliken charges,CASTEP 用户可以
作 population analysis,包括每个角动量分量的 partial charges 和 Mulliken bond populations。
PDP。PDP 现在支持运行 Tru64 UNIX 系统的 Compaq Alpha 服务器。
Materials Visualizer 的改进
队列系统。Materials Studio 的所以模块都通过第三方队列软家支持串行工作提交。2.2
版本支持一下队列:
·Generic NQS(Nwtwork Queuing System),3.50.9 版 http://www.gnqs.org.
·OpenPbs(Portable Batch System),2.3.16 版 http://www.openpbs.org.
·LSF(Load Sharing Facility), http://www.platform.com.
注意:此版本的 Materials Studio 只在 SGI 计算机上运行 IRIX 操作系统时才支持 NQS。
除串行工作提交,Dmol3、CASTEP 和 MesoDyn 支持运行 PBS Linux 架构的 MPI 并行工作
和运行 PBS 或 LSF 的对称多处理器。但是,Windows 下 LSF 不支持 MPI 并行处理。
我们计划支持其它的队列系统,以便定制其它方法的插件。
电荷工具。Materials Visualizer 包含新的电荷工具,Gasteiger 和 Qeq。这些工具可以根
据结合性和负电性给原子系统赋分数电荷。现在 Forcite 支持的 UFF 和 Dreiding 两个力场与
电荷赋值方法无关。
密堆积
Materials Visualizer 包含新的测量和监视密堆积结果的工具。
客户端自动存盘。客户端 Materials Studio 添加了自动存盘功能。这可以减小客户端硬
件错误造成的影响。
Polymer builder。Polymer builder 已经提高了易用性。
网关。本版本 Materials Studio 可以通过代理连到网关。
平台改变
Materials Studio 支持的平台有一下变化:
·CASTEP 和 Dmol3 现在支持 Intel Itanium 64 位处理器。
·所以 Materials Studio 模块都支持 Red Hat Linux 平台。除了 Dmol3、CASTEP 和 Mesodyn
外,其它都要求安装 PBS。
支持新的平台
·最新的 SGI IRIX-6.5.15 和 6.5.16
·最新版 Red Hat Linux-7.3
·Red Hat Linux Advanced Server
·Red Hat Linux 7.2 for Intel Itanium
不再支持的平台
·Windows NT Workstation 4.0 SP4 and SP5
·Windows NT Server 4.0 SP4 and SP5
·Windows NT Server, Enterprise Edition 4.0 SP4 and SP5
·SGI IRIX 6.5.4 to 6.5.9
·Red Hat Linux 6.2 and 7.0, and 7.1
系统库文件变化
对于 IRIX 系统,从以前版本 Materials Studio 升级时需要 SCSL Scientific Library 3.5。
Materials Studio 安装光盘包含这个完整的库文件,但必须单独安装。
硬件要求变化
客户端最低 CPU 要求为 Intel Pentium II 或兼容处理器。
许可改变
在 Windows 和 UNIX 下。最新版的 Accelrys License Pack——5.2 版,都会作为 Materials
Studio 安装过程的一部分自动安装。安装过程中检测到的先前版本的 License Pack 会自动升
级到最新版。
从 Materials Studio 2.1 开始,Accelrys License Pack 用来管理 Materials Studio 的许可。
由于这种提高,在 UNIX 和 Windows 平台下,你可以和 Accerlys 其它使用 License Pack 的
产品共享许可,这些产品包括 Discover Studio、Cerius2、Insight Ⅱ
Materials Studio 简介
Materials Studio 特点
Materials Studio 有一系列适合材料建模特点。Materials Visualizer 为 Materials Studio 提
供了核心的建模能力和软件基础。
Materials Visualizer 包括以下特点:
·模型三维可视化,有很多显示样式、参数和测量工具。
·草画和编辑分子模型,包括金属有机化合物。
·构造晶体。
·构造高聚物。
·构造表面、层、真空板状结构。
·分子和周期系统的对称性寻找及编辑工具。
·图形、图表和电子表格形式显示数据。
·使用 Materials Studio 工程进行数据处理。
·高质量打印输出。
·管理监视服务器计算工作的工具。
另外还有集成到 Materials Studio 中的独立产品,它们建成了一个范围广泛的材料建模
工具。
·Amorphous Cell-非晶态材料的建模和性质预测,尤其适于高聚物、有机液体和它们
的混合物。
·CASTEP-适用于固体材料的基于量子力学的第一原理平面波赝势软件。
客户机/服务器结构
注意。如果你要安装除 Materials Visualizer 以外的 Materials Studio 产品,必须阅读这段。
什么是客户机/服务器
客户机组件,如 Materials Visualizer,请求服务器组件,如 Discover,作一些计算。当
计算完成或达到一定的进度,结果从服务器传到客户机。客户机和服务器并不一定在同一台
电脑上运行。
Materials Studio 客户机/服务器结构怎样工作的?
Materials Studio 使用了称之为 Disconnected Server 结构(DSA),DSA 使用 HTTP 协议
在客户机/服务器间传递信息,就是运作 Web 的技术。
客户机/服务器间的信息传递由称为网关的软件处理,它安装在服务器端。网关接受客
户机的工作提交并传给安装在服务器上的代码,然后计算就开始了。网关也向客户机报告计
算进度和结构。
你可以在任何电脑上建立网关,无论是 UNIX,Windows 还是 Linux,在任何你喜欢的
服务器上进行计算,如果 Materials Studio 服务器相关组件安装在那台电脑上。从客户机上
很容易安装网关。
如果有一台 PC 运行 Windows NT,2000 或者 XP 操作系统,你就可以在同一台电脑上
运行客户程序和服务程序。
下表列出了客户机和服务器在不同操作系统下的要求:
Clients
Windows 98
Windows Millennium (Me)
Windows NT Workstation 4.0 - SP6a
Windows 2000 Professional - Retail, SP1
and SP2
Windows XP Home Edition
Windows XP Professional
Servers
Windows NT Workstation 4.0 - SP6a
Windows NT Server 4.0 - SP6a
Windows 2000 Professional, Server, Advanced Server
- Retail, SP1 and SP2
Windows XP Home Edition
Windows XP Professional
Compaq ES/GS AlphaServers running Tru64 4.0F,
4.0G, 5.1 or 5.1A
SGI IRIX - 6.5.10 -6.5.16
Red Hat Linux - 7.2 and 7.3 (Intel compatible)
注意:Materials Studio 2.2 不再支持 Red Hat Linux 6.2 和 7.1,只支持 Red Hat Linux 7.2
和 7.3。
通过 Materials Studio 客户机/服务器结构,你可以从 PC 客户端向专用的 Windows
NT/2000/XP、UNIX 或 Linux 服务器提交计算。工作可以在不连接模式下计算,这样他们与
你 PC 上的资源无关。你可以在 PC 上注销,工作照样在服务器上运行。当你重新在 PC 上
登录时,你可以看到计算进度或结果。这些计算也可以在运行 Windows NT/2000/XP 的计算
机上本机运行。
客户机可以在任务运行时和它传递信息。例如在分子动力学模拟过程中,模型和图形可
以动态更新,Discover 发送回来的信息可以显示在文本文件中。你可以按自己需要选择这些
的结合。任务和服务器状态状态都可以浏览。
Materials Studio 在哪里计算?
Materials Studio 不同模块计算需要的资源不同。计算可以分为两大类来考虑:
A 类——这些计算只需要很短的时间和很少的计算资源,它们并不经过网关或客户机/
服务器结构。这类模块一直安装在客户端电脑里。
B 类——这类计算需要很长的时间和很多的计算资源,自然它们运行在专用的服务器
上。它们以任务来运行,使用网关,由客户机/ 服务器结构控制。这类模块安装在运行
UNIX/Linux 或 Windows NT/2000/XP 的服务器上。
下表总结了此版 Materials Studio 每个模块所属计算种类和操作系统要求。
Tru64
UNIX
Windows
Windows
Windows
Windows
Windows
Module Category
2000
NT
Me
XP
98
IRIX
Red Hat
Linux
Materials
Visualizer
Amorphous
Cell
CASTEP
COMPASS
Discover
DMol3
DPD
Equilibria
Forcite
MesoDyn
Reflex
Reflex Plus
VAMP
N/A 支持 支持 支持 支持 支持
B
支持 支持 支持 支持 支持 支持
支持 支持 支持 支持 支持 支持
支持 支持 支持 支持 支持 支持
支持 支持 支持 支持 支持 支持
支持 支持 支持 支持 支持 支持
B
B
B
B
B
B
A
B
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A1,2 ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center>
B
?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center>
A1
?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center> ?/center>
支持 支持 支持 支持 支持 支持
支持 支持 支持 支持 支持 支持
支持 支持 支持 支持 支持
1 VAMP 和 Reflex 的 Power Indexing 组件只能以 B 类计算通过网关进行。
2 X-Cell 只能以 B 类计算通过网关进行。
Materials Visualizer
Materials Visualizer 是 Materials Studio 的核心模块,提供建模、分析和可视化的工具。
清晰直观的用户界面提供了高质量的 Windows 标准环境,你可以添加任何其它的 Materials
Studio 模块。
Materials Visualizer 提供了快速直观的工具,使你能构造分子、晶体材料、表面、界面、
层结构和高聚物的图形模型。你能操纵、查看并分析这些模型。Materials Visualizer 也处理
图表、表格和文本数据,提供软件基础和分析工具,以支持所以的 Materials Studio 产品。
Materials Visualizer 也可以单独运行,来建立、显示和编辑结构。和其它 Windows 软件
交换数据是你轻易共享和报告结构和数据。
获得 Materials Visualizer 帮助
Materials Visualizer 的帮助是 Materials Studio 在线帮助的核心部分,在所有 Materials
Studio 安装中都有。
Amorphous Cell
Amorphous Cell 是建立复杂无定型系统代表性模型并预测主要性质的一套计算工具。你
能预测并研究的性质包括内聚能密度、状态方程行为、链堆砌和局部链运动。Amorphous Cell
创建结构采用的方法是基于很好建立的产生包含链分子的疏松无序系统包含真实平衡构象。
其它的特点有建立包含小分子和高聚物任意比例混合的系统、产生有序向列相中间相和无定
型材料厚板的专门功能,这适合于创建界面模型,用于研究粘着和润滑。
获得 Amorphous Cell 帮助
Amorphous Cell 是一个模块,你可以购买安装进 Materials Studio。如果你已经安装了
Amorphous Cell,Materials Studio 在线帮助的目录栏会出现有关 Amorphous 的帮助。
CASTEP
CASTEP 最先由英国剑桥大学凝聚态理论小组开发,它采用密度泛函理论模拟很大一类
材料固体、界面和表面的性质。CASTEP 基于总能量的平面波赝势理论,运用原子数目和种
类来预测包括晶格参数、分子对称性、结构性质、能带结构、固态密度、电荷密度和波函数、
光学性质。高效并行版本可以模拟包含数百原子的大系统。
获得 CASTEP 帮助
CASTEP 是一个模块,你可以购买安装到 Materials Studio 中。如果你已经安装了
CASTEP,Materials Studio 的在线帮助目录中包括 CASTEP 的部分。
Dmol3
Dmol3 是独特的密度泛函理论量子力学软件,可以研究气相、溶液、表面和固体系统。
由于它独特的静电学近似,Dmol3 一直是最快的分子密度泛函计算方法之一,使用非局域化
的分子内坐标,可以快速优化分子和固体系统的结构。使用 LST/QST 算法和共扼梯度结合,
Dmol3 可以有效地搜索过渡态,避免了耗时的黑塞矩阵的计算。过渡态搜索功能可以应用于
分子和周期系统。
获得 Dmol3 帮助
Dmol3 是和 Materials Studio 集成在一起的。一旦你安装了 Dmol3,Materials Studio 在线
帮助目录栏就包含 Dmol3 帮助的部分。