虚拟试验（分子模拟）

在表征材料以及材料的相关性质时，只要是采用已有的理论加以解释
但是通常来说，需要采用已有的理论来进行设计和探索，伴随着工业软件的发展，应当选用仿真技术来缩小探索范围

传统试验VS虚拟实验

Celanese公司需要从300个候选物中找到新的共混材料。但是由于此类试验周期长(试验周期从1个月到1年不等)，试验投入大(据IDC调查，每个试验约花费500-30000美元，我们这里选取1000美元)。所以Celanese公司使用虚拟试验方法对候选物进行预处理，并从中选出了30个最佳候选物进行试验，并最终得到所需材料。

使用虚拟技术的优势

MS应用领域

不同尺寸下所采用的的模拟方法和理论

quantum 量子 electronic structure of methane 电子结构
molecular 分子级别 molecular structure of polymer 聚合物分子结构
mesoscale 中尺度的 self-organized nanostructure 自组织纳米结构
bulk scale大尺度的 finite element analysis 有限元分析

不同理论所对应的模拟模块

“材料预测观察”

建模、分析、可视化工具
Materials Visualizer其它独立的应用
灵活的3D分子画图工具
全面的对称性工具，如分子或晶体对称性的发现
特定的晶体、聚合物、表面、层和界面建模工具
画分子片断，具有包括金属有机物在内的全面的分子库
高质量的图形，灵活的显示
工业标准文件的全面支持
结构测定与分析工具
Volumetric数据的创建、显示和分析isosurfaces,slices,fields
震动模式的显示
反应预览与原子匹配工具

界面展示

menu菜单 property 性质设置模块 project项目设计模块 toolbar工具栏 view可视化界面 job status 工作数据

工程、数据及作业管理窗口

工具栏展示

CASTEP基本任务

energy : 单点能计算 geometry optimization :几何优化 dynamics ：动力学计算
elastic constants:弹性常数计算 TS search: 反应过渡态搜索 properties:各类性质计算

CASTEP各类性质计算

band structure:能带计算 core level spectroscopy x射线光电子谱 density of states:态密度 electron density difference:电荷密度计算
electron localization function:电子局域函数计算 NMR:NMR谱图计算

CASTEP其他功能

CASTEP参数设置

electronic菜单

electronic more

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geometry optimization and elastic constant