Ayuda para el procesamiento por lotes de Materials Studio

Herramientas/opciones/on Selecciona el cuadro de proyecto MS al lado de las dos opciones (ver el significado en inglés para entender)

Materials Studio Caso 2:: El diámetro de las moléculas de agua a 1atm y 298K Propósito del cálculo de la distribución radial y el coeficiente de difusión: Utilice el software Materials Studio (MS) para simular y calcular la función de distribución radial y el coeficiente de difusión de un sistema amorfo de 500 moléculas de agua a 1 atm y 25 °C. Módulo: Célula amorfa, Descubrir Introducción al módulo: Función de distribución radial g (r): tomando una molécula en el sistema de fluidos como molécula objetivo, el número de moléculas introducidas entre su distancia central desde r → dr es dN, luego g (r) = dN Puede entenderse como la relación entre la densidad regional y la densidad promedio. ρ 4π r 2 dr Coeficiente de difusión molecular: En un ambiente estancado, si la concentración de un determinado componente es diferente en varios puntos del espacio, las moléculas de este componente pueden transferirse desde un lugar con una concentración alta a un lugar con una baja. concentración. Esto se transmite por difusión molecular. La unidad de área y la tasa de transferencia son directamente proporcionales al gradiente de concentración (es decir, la diferencia de concentración entre dos puntos dividida por la distancia entre los dos puntos). Esta constante de proporcionalidad se llama coeficiente de difusión molecular. 1. Establecer la estructura inicial (1) Construir una molécula de agua. Ejecute MS y cree un nuevo proyecto llamado molécula de agua. Abra un nuevo documento xsd llamado H2O.xsd. Seleccione la herramienta Bosquejar átomo en la barra de herramientas para dibujar una molécula de agua, como se muestra en la siguiente figura. Luego haga clic en la herramienta Limpiar para corregirla y obtener una conformación geométrica razonable. (2) Construya un sistema amorfo de agua polimolecular. Seleccione Célula amorfa en la barra de menú Módulos, seleccione Construcción en la lista desplegable y abra el cuadro de diálogo Construcción de células amorfas. Haga clic en el botón Agregar para agregar moléculas de agua al sistema, haga clic en el número debajo de Número en la columna Moléculas constituyentes y configúrelo en 500. En consecuencia, la temperatura es 298 K; el número de configuraciones se completa con 1; el tipo de celda selecciona la celda periódica (configura el sistema para que contenga condiciones límite periódicas del agua de 0,997 g/cc); En la pestaña Configuración, seleccione el campo Fuerza de la brújula. La descripción del trabajo establece el nombre del trabajo. 1 Haga clic en Construir para comenzar a construir y aparecerá una nueva carpeta llamada Sketch 1 AC Constr en el Explorador de proyectos. Una vez completado el cálculo, se genera un documento de trayectoria Sketch 1.xtd que contiene 500 moléculas de agua en el sistema amorfo, como se muestra en la siguiente figura. 1. Simulación dinámica (1) Sistema de optimización El sistema amorfo construido de moléculas de agua debe optimizarse con Minimizer en el módulo Discover. Abra el cuadro de diálogo Discover Minimizer con las configuraciones relevantes como se muestra a continuación y luego haga clic en el botón Minimizar para iniciar la optimización. . 2 Una vez completada la optimización, se creará un nuevo directorio Sketch 1 Disco Min en el Explorador de proyectos. Cuando se complete la tarea, la estructura minimizada se almacenará en este nuevo directorio. (2) Simulación dinámica Utilice Dinámica en el módulo Discover para realizar cálculos de equilibrio en el sistema y abra el cuadro de diálogo Discover Molecular Dynamics, como se muestra en la siguiente figura.

Seleccione NPT de la lista desplegable Conjunto, la temperatura es 298 K, el método de control de temperatura es Nariz, la presión es 0,0001 Gpa, el método de control de presión es Berendsen, el número de pasos se establece en 10000, el paso de tiempo es 1 fs, y Completo se selecciona en la lista desplegable Guardar. La salida del cuadro cada se establece en 200 pasos (el archivo de configuración del sistema se genera cada 200 pasos). Haga clic en Ejecutar para comenzar a ejecutar. Una vez completada la ejecución, se generará automáticamente una carpeta Sketch 1 Disco Dynamics, que contiene el documento Sketch 1.xtd. 3 1. Analice la función de distribución radial y el coeficiente de difusión de las moléculas de agua. Active el documento Sketch 1.xtd en la carpeta Disco Dynamics. Mantenga presionada la tecla Alt y haga doble clic en uno de los átomos de H para seleccionar el H en todas las moléculas de agua. En la barra de menú, seleccione Editar conjuntos en el menú desplegable Editar para abrir el cuadro de diálogo Editar conjuntos. Presione el botón Nuevo para nombrar todos los átomos de H. Utilice el mismo método para nombrar los átomos de O en el sistema. +A para seleccionar todas las moléculas de agua y nombrarlas H2O. Una vez completada la configuración, se pueden analizar las moléculas de agua. (1) Función de distribución radial Seleccione Análisis en la lista desplegable Descubrir de la barra de herramientas para abrir el cuadro de diálogo Análisis de Descubrir. Seleccione la función de correlación de pares (función de distribución radial) en el directorio estructural en el menú de la ventana, haga clic en el botón Definir para abrir el cuadro de diálogo Especificación de trayectoria (Descubrir), haga clic en Agregar a la lista, agregue el archivo de trayectoria de la molécula de agua con nombre y cierre el caja de diálogo. Regrese a Discover Analysis, en Elegir conjuntos, seleccione H en el primer cuadro desplegable y seleccione O en el segundo cuadro desplegable, como se muestra en la siguiente figura. Una vez completada la configuración, haga clic en el botón Analizar para iniciar el análisis. Después de ejecutarlo, se generará automáticamente una carpeta de función de correlación de Sketch 1 Disco Pair y se activará el documento Sketch 1.xcd en este directorio. Se puede ver que hay nueve curvas g (r) en la figura, entre las cuales aa y bb representan H-H, ab, H-O, O-O respectivamente total, intra e inter representan el g (r) intramolecular e intermolecular total; g(r), g(r) intermolecular. Haga clic derecho en la imagen, seleccione Eliminar gráficos en el menú contextual, seleccione todos los elementos totales e intra y haga clic en Eliminar. Lo que queda es la función de distribución radial de H-H, H-O y O-O entre moléculas, como se muestra en la siguiente figura. 4 La figura anterior muestra la función de distribución radial de cada par atómico en las moléculas de agua. La función de distribución radial O-O tiene el pico más alto a 0,275 nm, lo que representa la distancia oxígeno-oxígeno entre la molécula de agua central y la molécula de agua vecina más cercana debido a la interacción del enlace de hidrógeno que ocurre a 0,175 nm; y 0.325 nm aparecen picos en todas partes, que son las distancias O-H con y sin enlaces de hidrógeno respectivamente. La función de distribución radial H-H tiene picos en 0.245 nm y 0.465 nm. 0,275; 0,175, 0,325; 0,245, 0,475 0,265; 0,175, 0,325; 0,235, 0,475 (2) Coeficiente de difusión Debido a que el coeficiente de difusión del sistema no se puede calcular directamente a partir del archivo de trayectoria en el software MS, se puede determinar desplazamiento cuadrático medio (MSD). El coeficiente de difusión del sistema se calcula indirectamente: es decir, un sexto de la pendiente de la curva de desplazamiento cuadrático medio es el coeficiente de difusión del sistema.

En el cuadro de diálogo Descubrir análisis, seleccione Desplazamiento cuadrático medio en el directorio Dinámico, haga clic en Definir y luego haga clic en el botón Agregar a la lista para agregar el archivo de trayectoria de la molécula de agua con nombre y cerrar el cuadro de diálogo. Regrese a Discover Analysis, seleccione H2O en Choose sets, como se muestra en la siguiente figura. Luego haga clic en Analizar para iniciar el análisis. 5 Una vez completada la operación, se generará y activará automáticamente una carpeta de desplazamiento cuadrático medio de Sketch 1 Disco que contiene el documento Sketch 1.xcd. Haga clic derecho en el gráfico y seleccione Eliminar gráficos para eliminar las imágenes MSD en las direcciones X, Y y Z, dejando la imagen que necesitamos, como se muestra a continuación. Finalmente, haga clic derecho en Copiar en la imagen, copie los datos de la imagen, péguelos en Excel o en el software Origin para procesarlos y obtenga la fórmula adecuada: y = 2,0655x + 0,786 R2 = 0,9969. es: D=2.0655/6 =0.34425 cm2 s-1 2.2644/6=0.3774 6