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Materials Studio建模教程-5：使用结构集合文件，重叠与对齐分子结构！
Materials Studio建模教程-6：准确定位和移动原子
Materials Studio建模教程-7：分子在表面吸附模型的建立
Materials Studio建模教程-8：均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物、树枝状高分子模型
Materials Studio建模教程-9：layer builder工具建立硅的孪晶结构、建立金属-聚合物-金属体系
Materials Studio建模教程-10：Crystal Builder工具建立晶格和可视化，包括氢键的可视化方法
Materials Studio建模教程-11：Analog Builder产生数以千计的相似结构
Materials Studio建模教程-12：建立介观尺度分子模型，构建嵌段共聚物、无规共聚物、支链结构
Materials Studio建模教程-13：建立介观结构体块模型
Materials Studio建模教程-16：区域的分割与分析-计算Connolly表面、分割原子体积区域、分析分割区域！
所用模块：Materials Visualizer、DFTB+计算电子输运需要两个或多个电极，才能进行计算。电极是一种半周期性对象，它在电极中是半无限的，并且远离器件。电极由导线和尖端组成。导线是电极的一部分，向中央器件提供电流或从中央器件接收电流。电极的尖端是可选的，并被视为器件的一部分。输运器件由电极和器件组成。器件是模拟输运效果的材料。在本教程中，将使用Materials Visualizer中的输运器件工具，构建简单的分子输运器件，由晶体切割电极结构，并建立周期性输运器件。将了解定义电极所涉及的概念，以及建立输运器件结构的方法。注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将工程中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。有关恢复默认参数设置的步骤，可参见创建工程教程（Creating a project tutorial）。启动Materials Studio并建立新工程。如果Materials Studio尚未打开，双击桌面上的Materials Studio图标，或者从Windows开始菜单的程序列表中选择BIOVIA | Materials Studio，以启动程序。打开New Project对话框，输入DFTB_electrode作为工程名，单击OK按钮。新工程将以DFTB_electrode为工程名列于Project Explorer中。在第一个示例中，将导入聚乙炔低聚物作为电极。本示例将演示对电极和输运器件的一些要求。从菜单栏中选择File | Import...，或单击Standard工具栏上的Import按钮，打开Import Document对话框。导航至并选择Examples\Documents\3D Model\PA_10mer.xsd，然后单击Open按钮。打开包含10聚合度的聚乙炔的3D原子文档。要定义电极并以此创建输运器件，将使用Build Electrode工具。选择Build | Build Transport Device | Build Electrode，打开Build Electrode对话框。Build Electrode对话框适用于分子或二维周期结构，并可以用于定义电极。电极方向必须沿X、Y或Z方向对齐。Build按钮被禁用，因为分子没有正确对齐，并且没有周期性重复。单击3D Viewer工具栏上的Home按钮。按下CTRL+A键选择整个结构。单击3D Movement工具栏上的Align Onto View按钮。还应在Build Electrode对话框中设置电极方向。在本例中，将构建两个电极：一个在+X方向，一个在-X方向。在Build Electrode对话框中，将Electrode direction更改为+X。Build按钮仍处于禁用状态，因为结构不是周期性的。为了使它具有周期性，必须删除重复单元上原本是头原子和尾原子的氢。这些原子在下图中以黄色高亮显示。Build Electrode对话框上的Build按钮现在已启用。将弹出一个关于删除分子或聚合物层级结构的警告对话框。单击OK按钮。在3D原子结构文档中单击鼠标右键，然后选择Remove Molecule Hierarchy。单击Build按钮。将观察到创建了一个粉色的框和箭头。粉色框定义了电极导线部分包含的原子，箭头显示了无限周期重复的方向。将Electrode direction更改为-X，然后单击Build按钮。在链的另一端创建另一个电极，指向-X方向。现在，在分子上定义了两个电极，并创建了一个基本的输运器件，可以用于电子输运计算。含有电极的结构只能用作DFTB+、DMol3和ONETEP中电子输运计算任务的输入。在进行电子输运计算之前，应首先优化结构。将执行此操作，并在下一节中创建一个更复杂的器件。在执行此操作之前，需要移除刚刚创建的电极。选择Build | Build Transport Device | Unbuild Electrode。注意：根据包含电极的结构，还有其他限制。如果包含电极的文档为当前文档，除DFTB+、DMol3和ONETEP外，所有模块的Run按钮都将禁用。一旦定义了电极对象，许多构建工具也将被禁用。在重新构建输运器件并将其延伸至包括尖端之前，应优化现有聚合物链的结构。在优化之前，还应该将氢原子添加回分子链上。单击Modules工具栏上的DFTB+按钮，然后选择Calculation，或从菜单栏中选择Modules | DFTB+ | Calculation。DFTB+ Calculation对话框的Setup选项卡从Task下拉列表中选择Geometry Optimization。在Electronic选项卡上，将Slater-Koster库更改为mio。单击Run按钮并关闭DFTB+ Calculation对话框。几何优化需要几秒钟才能完成，并将计算结果创建为一个新文件夹。将优化后的结构文件设置为当前文档。选择并删除之前删除的末端氢原子。现在可以定义电极了。在本节中，将定义导线和电极尖端。从链的左侧选择前六个碳原子和连接的氢原子。在Build Electrode对话框中，确保Electrode direction设置为-X，并选中Add selection to tip复选框。单击Build按钮。电极由两部分组成，导线具有电极箭头，尖端显示在更透明的粉红色框中。从链的右侧选择最后六个碳原子和连接的氢原子。在Build Electrode对话框中，将Electrode direction更改为+X。单击Build按钮并关闭对话框。现在，已建立一个优化后的输运器件，它有两个电极，这两个电极都由导线和尖端组成。可以使用Display Style对话框更改电极对象的显示样式。在优化后的结构文件为当前文档时，单击任意位置，取消选择对象。单击鼠标右键，然后从快捷菜单中选择Display Style。在Electrode选项卡上，将Arrow scale增加到1.8。将Wire color更改为红色并关闭对话框。提示：可以多种层级类别选择电极。通过单击导线部分，将选择所有导线原子，同样，如果单击尖端部分，则将选择所有尖端原子。通过双击电极，将选择所有电极原子。从菜单栏中选择File | Save Project，然后选择Window | Close All。从一个单一分子构建一个输运器件是非常简单的。然而，可能需要研究两个金属电极之间的分子或两个周期电极之间的周期体系的电子输运特性。对于这些体系，需要组合使用切割电极Cleave Electrode和构建输运器件Build Transport Device工具。第一步是需要导入从中切割电极的晶体结构。在本例中，将切割二氧化钛表面。从菜单栏中选择File | Import...，打开Import Document对话框。导航至Structures\metal-oxides并选择TiO2_rutile.xsd文件，单击Open按钮。TiO2金红石模型为晶体结构。要从该结构创建电极，需要切割电极。注意：在构建实际输运器件时，应在创建电极之前执行几何优化。对于这个体系，可以使用tiorg Slater-Koster库。从菜单栏中选择Build | Build Transport Device | Cleave Electrode。可使用Cleave Electrode对话框，切割专门用作电极的表面。被切割的电极需要具有正交的表面矢量，并且沿着切割方向是周期性的，因此不是所有切割晶面都是可行的。将Cleave plane (h k l)更改为1 0 0。可以通过修改切割平面的位置和改变尖端的宽度微调电极。还可以选择是构建两个电极还是仅构建一个电极。如果电极的表面与电极背面的原子对称，那么构建两个电极或构建单个电极之间将没有区别。在本例中，构建一个或两个电极会对结构产生影响。要了解差异，可以切割两个电极和一个电极。将创建一个新文件TiO2_rutile Electrode，包含二维周期性结构和两个电极。将文件重命名为TiO2_2Electrodes。重新使得TiO2_rutile.xsd为当前文档。在Cleave Electrode对话框中，取消勾选Build two electrodes，并单击Cleave按钮，关闭对话框。在一个新的3D原子结构文档中，绘制上面显示的分子结构。将其重命名为dibenzothiophene。使用3D Movement工具栏中的Align Left/Right对齐分子。将使用Build Transport Device工具创建输运器件。可使用该工具构建分子或周期性器件。使用Transport Device builder工具，需要存在包含电极（为当前文档）和待插入材料的文档。选择Build | Build Transport Device | Transport Device，打开Transport Device对话框。从Insert下拉列表中选择dibenzothiophene.xsd文件。可以选择是否沿X、Y或Z轴对齐分子。当将长分子轴沿着X轴对齐时，将其保留在X轴上。当创建一个输运器件时，它将是2D周期性的，因此将在插入的分子和周期镜像之间产生自相互作用。可以更改最小超晶胞尺寸，以控制自相互作用的程度。如果增加该值，自相互作用将减弱，但这会增加计算时间。对于此结构，可以将其保留为默认值。将创建一个由两个电极和插入其间的分子组成的器件。分子沿X轴排列。提示：输运器件构建工具将尝试估计插入分子所需的空间。如果需要调整，可以通过选择电极并使用3D Movement工具栏来移动电极。使得TiO2_2Electrodes为当前文档。在Transport Device对话框中，将Direction更改为Y。单击Build按钮。观察离TiO2_2Electrodes和TiO2_1Electrode器件最近的表面。可以观察到，由一个电极构建的器件，表面是镜像。对于由两个电极构成的器件，表面是不同的。注意：可以使用其他工具构建更复杂的输运器件，例如Materials Studio中的Layer Builder工具。从菜单栏中选择File | Save Project，然后选择Window | Close All。