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1、na材料表面上分子的绑定能计算计算机在材料科学与工程中的应用实验报告na材料表面上分子的绑定能计算实验二、基于分子力场的分子力学和分子动力学计算1. 实验目的: （1） 掌握分子力学和分子动力学的模拟方法；（2） 学会使用Visualizer 的各种建模和可视化工具；（3） 熟悉Forcite模块的功能。2. 实验原理：基于“Born-Oppenheimer”近似，可以将原子运动的Schrdinger方程，分别表示为电子和核运动的Schrdinger方程。直接求解核的运动方程，并将其中的能量以经验的力场函数表示，即为分子力学方法。如果将能量以力场形式表示，直接求解牛顿方程，就是分子动力学方法。

2、.牛顿方程3. 实验内容实验1. 材料表面上分子的绑定能计算；4. 实验设备和仪器(1) 硬件：多台PC机和一台高性能计算服务器。(2) 软件：主要利用Materials studio软件包里的Visualizer和Forcite模块。 5实验方法和步骤5.1建立材料表面和分子的结构模型按照所研究表面材料的晶胞参数建立晶体结构。方法是可以自己建立模型，也可以在软件自带的结构库中直接读入结构文件。如：在菜单栏选择File | Import，进入structures/ metal/pure-metal文件夹，选择na.msi文件。按照所需要的晶面对晶体进行切割。方法是在菜单栏中打开Build |

3、Surfaces | Cleave Surface对话框，调整晶面指数和表面厚度。默认的表面为（1 0 0），厚度为1.0，按下 Cleave 按钮。 将表面扩大为超晶胞结构。方法是在菜单栏中选择Build | Symmetry | SuperCell，调整U 和V的值，按下Create Supercell 按钮。建立二维的表面环境。方法是利用 Build Vacuum Slab工具建立三维的周期边界条件或利用Properties Explorer将其模型转化为 2D网格。将分子放到材料表面上。新建一分子文件，并按分子的特点重新命名。然后在主菜单栏中选择Edit | Copy；在任务栏中双击表

4、面分子文件，在主菜单栏选择Edit | Paste。5.2运行分子力学和分子动力学运算在工具栏中选择Forcite模块，其对话框如下图。在Energy对话框中选择相应的力场，如Dreading, Compass和Universal等步骤1：利用分子力学进行分子几何优化。在Setup对话框中，将Task项设置为 Geometry Optimization，标准设为 Fine。在Task后的More按钮中，可以设置Max iterations步和能量最小化的算法。默认算法为 Smart。按下Run按钮，开始运行计算。优化成功：优化参数：优化表格：步骤2：针对不同要求的进行各种模拟计算1. 将For

5、cite模块的Task项设置为Energy, 标准设为 Fine，按下Run按钮，计算E分子。计算成功：得到分子能量：E分子=0.485709kcal/mol2,计算表面能：将Forcite模块的Task项设置为Energy, 标准设为 Fine，按下Run按钮E表面=-0.152959kcal/mol3,计算总能量：将Forcite模块的Task项设置为Energy, 标准设为 Fine，按下Run按钮计算成功：得到能量：E总=3.980487kcal/mol5 分析、讨论实验结果实验1. 计算出分子在材料表面上的绑定能。计算公式：E绑定能=E总-（E表面+E分子）=3.980487kcal/mol-（-0.152959kcal/mol+0.485709kcal/mol）=3.647637kcal/mol