计算机在材料科学与工程中的应用课程作业 下载本文

①在计算结果文件夹中激活.xsd文件。在工具栏中选择 CASTEP工具,然后选择

Analysis,选择Electron density项,按下Import按钮,电子的等值面就显示在结构中。

打开CASTEP的Analysis对话框,选择Band structure项,按下View按钮,即可得到材料的能带图:

双击CaF2(2).xsd文件,把它击活。从菜单栏中选择Build | Symmetry | Conventional Cell。然后在模型文档单击右键,选择Lattice Parameters。

即可以得到此时的晶格参数为a=0.5540nm,已知CaF2的晶格参数的文献值为:

a=0.5450 nm,故实验值与文献值存在着一定的误差。

三、实验结果的分析与相关计算

实验1.所计算材料电子的态密度图如下所示;

实验2. 所计算材料的能带图;给出所计算材料的晶格参数,并

计算其和实验值的误差。

能带图如下所示:

萤石晶格参数实验值和文献值分别为:

a?0.5540nm,a0?0.5450nm

a?a00.5540?0.5450??100%?1.7% 所以有:E?a00.5450

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Schr?dinger方程,分别表示为电子和核运动的Schr?dinger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。 Hψ (R,r) = Eψ (R,r) ……………………...….. Schr?dinger方程

HeΦ(r;R) = EΦ(r;R) ………………电子运动的Schr?dinger方程

Hn Φ(R) = EΦ(R) ……………………核运动的Schr?dinger方程

..?E?F?mX…………………………………..牛顿方程 ?x3. 实验内容

实验1. 材料表面上分子的绑定能计算;

实验2. 固定和不固定表面原子条件下的被吸附分子的结构优化结果比较; 实验3. 材料表面上分子的动力学计算。

* 在三个实验内容中可以任选一个内容进行计算,有能力的同学也可以全做。

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

一、建立材料表面和分子的结构模型