Materials Studio入門經(jīng)驗分享
1. 為什么選擇Materials Studio?
相較于VASP等其他計算化學(xué)軟件來說,Materials Studio(以下簡稱“MS”)安裝簡單、界面友好、學(xué)習(xí)簡單、功能亦不遜色,因此,對計算化學(xué)小白來說,這款軟件十分友好。軟件所提供的各種參數(shù)默認(rèn)值,可以很大程度上保證用戶只需要了解一些基本概念,就能上手計算。而像VASP這樣的軟件,由于參數(shù)設(shè)置的自由度較大,入門時極易出錯而不知問題所在,進而產(chǎn)生挫敗感。它們更適合專門做計算化學(xué)的研究者,或是不以計算化學(xué)為主要方向但量子化學(xué)功底深厚者。
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2. 選哪些教程學(xué)習(xí)?怎樣學(xué)習(xí)?
回到MS軟件,目前網(wǎng)絡(luò)上有各種各樣的文本和視頻學(xué)習(xí)資料,令人眼花繚亂,不知從何入手。經(jīng)過一番學(xué)習(xí)后,我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上所有資料(包括各個大學(xué)的內(nèi)部資料和商業(yè)機構(gòu)的培訓(xùn)教程)其實都是基于英文版官方教程的。
目前網(wǎng)絡(luò)上流傳的中文版教程有兩個系統(tǒng),一個是把官方教程全部翻譯的全版教程,一個是只挑選其中每個模塊一個案例的精簡版教程(某些商業(yè)機構(gòu)的初級班培訓(xùn)資料)。推薦下載前者,可以先挑自己用到的部分學(xué)習(xí),后續(xù)若有需要,還能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)新功能。

事實上,翻譯之后重新編排的中文全版教程甚至比英文原版更系統(tǒng)化,更容易上手。英文原版開頭不介紹軟件界面,不介紹如何畫分子/晶體模型,直接就介紹每個“計算模塊”的功能,每個模塊占據(jù)一個或若干個章節(jié)(英文教材似乎都是這樣,喜歡分很多章,十分碎片化)。而中文版第1章介紹如何快速啟動軟件,第2章介紹怎樣畫分子/晶體模型,從第3章開始,每章介紹一個計算模塊的使用案例(整合了英文原版中的零散章節(jié))。讀者可以學(xué)完前兩章后,跳到自己用到的模塊去學(xué)習(xí)。

DFT計算最主要用到的模塊是CASTEP、DMol3模塊和Gaussian。其實每個模塊都是一個獨立的計算的程序(有些還有單獨的程序軟件),而MS軟件相當(dāng)于一個可視化的界面,為這些程序提供“輸入文件”,并且可視化輸出計算結(jié)果。其他用不到的模塊可先大致了解其功能。
每個模塊所在的“章”下面有若干“節(jié)”,每個“節(jié)”都是實現(xiàn)某功能的一個具體案例。按照教程中的操作步驟,“照貓畫虎”式地操作一遍,就能大致了解如何進行操作,以實現(xiàn)這個功能(比如優(yōu)化結(jié)構(gòu)、切晶面、構(gòu)建真空板模型和計算吸附能等)。
至于進階學(xué)習(xí)(參數(shù)怎樣設(shè)置,并應(yīng)用到自己的實際體系),還需要如下幾方面的繼續(xù)學(xué)習(xí):一是加強基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),以準(zhǔn)確理解物理量的含義(如k點和截止能等);二是熟悉每個計算模塊的設(shè)置,知道在哪里調(diào)整參數(shù),參數(shù)的意義是什么(點擊計算參數(shù)設(shè)置頁面右下角的“Help”,彈出網(wǎng)頁,自行學(xué)習(xí)),參數(shù)怎樣影響計算結(jié)果;三是明確自己要計算什么,要算什么模型,計算結(jié)果怎樣說明了自己的結(jié)論(參考別人文獻中的分析方法)。
以上就是我的MS入門心得。總而言之,先挑選合適的教材(我推薦中文全版翻譯教程),然后從中學(xué)習(xí)如何畫分子/晶體模型、如何啟動所需計算模塊,待熟悉了軟件基本操作之后,再進一步補充理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。