材料科學(xué)中的信息技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ) 課件 第10講 VESTA軟件在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（上機(jī)）

計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用第8講本節(jié)內(nèi)容：（信息技術(shù)在材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用）1.VESTA軟件在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（上機(jī)）2.材料科學(xué)中的其它材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析軟件的概述VESTA軟件在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用VESTA概述材料設(shè)計(jì)：應(yīng)用有關(guān)的信息與知識(shí)預(yù)測(cè)與指導(dǎo)合成具有預(yù)期性能的材料。結(jié)構(gòu)性能制備工藝第一性原理預(yù)測(cè)性能采用軟件進(jìn)行晶體建模VESTA（VisualizationforElectronicandSTructuralAnalysis）是由日本國(guó)立科學(xué)博物館的KoichiMOMMA和京都大學(xué)的FujioIZUMI開(kāi)發(fā)出的一款用于晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)可視化的專(zhuān)業(yè)軟件。VESTA功能十分強(qiáng)大，它可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)建模、查看結(jié)構(gòu)信息、調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)和顯示外觀，輸出圖片或轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式等一系列功能。晶體結(jié)構(gòu)建模晶體結(jié)構(gòu)建模+材料性能設(shè)計(jì)VS基礎(chǔ)性軟件專(zhuān)業(yè)性軟件結(jié)構(gòu)導(dǎo)入（COD數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入，手動(dòng)輸入）化學(xué)鍵設(shè)置結(jié)構(gòu)修飾結(jié)構(gòu)測(cè)量和顯示調(diào)整數(shù)據(jù)導(dǎo)出超胞與顯示邊界構(gòu)建缺陷（空位，間隙）結(jié)構(gòu)導(dǎo)入例1.在VESTA軟件中導(dǎo)入LiCoO2結(jié)構(gòu)COD數(shù)據(jù)庫(kù)直接導(dǎo)入手動(dòng)輸入晶體學(xué)信息導(dǎo)入化學(xué)鍵設(shè)置例2.設(shè)置LiCoO2中的化學(xué)鍵1）選擇成鍵原子2）設(shè)置化學(xué)鍵的搜索范圍結(jié)構(gòu)修飾例3.修飾LiCoO2結(jié)構(gòu)對(duì)晶胞、原子和化學(xué)鍵的形式、顯示、顏色和大小進(jìn)行調(diào)整結(jié)構(gòu)測(cè)量和顯示調(diào)整數(shù)據(jù)導(dǎo)出POSCAR文件導(dǎo)出、cif文件導(dǎo)出和圖片導(dǎo)出超胞構(gòu)建與邊界放大超胞構(gòu)建邊界放大構(gòu)建缺陷空位間隙材料科學(xué)中其它材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析軟件綜述Rietveld結(jié)構(gòu)精修軟件Thermal-calc相圖計(jì)算軟件XPS分析軟件Materialsstudio結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件Rietveld結(jié)構(gòu)精修軟件

在給定初始結(jié)構(gòu)模型和參數(shù)的情況下，利用一定的峰形函數(shù)來(lái)計(jì)算多晶衍射譜，同時(shí)利用最小二乘法不斷調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)和峰形參數(shù)，從而使得計(jì)算譜圖與實(shí)驗(yàn)譜圖相結(jié)合，據(jù)此得到修正后的結(jié)構(gòu)參數(shù)。1.Jade軟件2.GSAS(GeneralStructureAnalysisSystem)綜合結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)FullProf軟件TOPAS軟件（全譜分析軟件）HighScorePlus軟件Thermal-calc相圖計(jì)算軟件Thermo-calc系統(tǒng)包含SGTE純物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、SGTE溶液數(shù)據(jù)庫(kù)、FEBASE鐵基合金數(shù)據(jù)庫(kù)等多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，還包括了600多個(gè)子程序模塊。THERMO-CALC是由瑞典皇家工學(xué)院為進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的熱力學(xué)相圖計(jì)算軟件，是所有各種熱力學(xué)和相圖計(jì)算的通用和柔性的軟件包，建立在強(qiáng)大的Gibbs能最小化基礎(chǔ)之上。THERMO-CALC軟件可使用多種熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，特別是熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的國(guó)際合作組織ScientificGroupThermodataEurope（SGTE）開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)。熱力學(xué)模擬計(jì)算：相圖計(jì)算（二元、三元相圖，等溫相圖，等壓相圖等，最多可達(dá)到五個(gè)自由變量）；純物質(zhì)、化合物、液相和化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算；Gibbs自由能計(jì)算；平衡、絕熱溫度的計(jì)算；平衡相圖、非平衡相圖、超平衡相圖的計(jì)算；燃燒、重熔、燒結(jié)、燃燒、腐蝕生成物的計(jì)算；穩(wěn)態(tài)反應(yīng)熱力學(xué)；集團(tuán)變分法模擬計(jì)算；氣相沉積計(jì)算；薄膜、表面氧化層形成計(jì)算；Scheil-Gulliver凝固過(guò)程模擬計(jì)算；卡諾循環(huán)的模擬；數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和完善等。XPS分析軟件什么時(shí)候做XPS？怎么樣分析XPS數(shù)據(jù)？X射線(xiàn)光電子能譜技術(shù)(XPS)是電子材料與元器件顯微分析中的一種先進(jìn)分析技術(shù)，而且是和俄歇電子能譜技術(shù)(AES)常常配合使用的分析技術(shù)。由于它可以比俄歇電子能譜技術(shù)更準(zhǔn)確地測(cè)量原子的內(nèi)層電子束縛能及其化學(xué)位移，所以它不但為化學(xué)研究提供分子結(jié)構(gòu)和原子價(jià)態(tài)方面的信息，還能為電子材料研究提供各種化合物的元素組成和含量、化學(xué)狀態(tài)、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵方面的信息。它在分析電子材料時(shí)，不但可提供總體方面的化學(xué)信息，還能給出表面、微小區(qū)域和深度分布方面的信息。另外，因?yàn)槿肷涞綐悠繁砻娴腦射線(xiàn)束是一種光子束，所以對(duì)樣品的破壞性非常小。這一點(diǎn)對(duì)分析有機(jī)材料和高分子材料非常有利。XPS分析軟件1.樣品表面1-12nm的元素和元素質(zhì)量2.檢測(cè)存在于樣品表面的雜質(zhì)3.含過(guò)量表面雜質(zhì)的自由材料的實(shí)驗(yàn)式4.樣品中1種或多種元素的化學(xué)狀態(tài)5.一個(gè)或多個(gè)電子態(tài)的鍵能6.不同材料表面12nm范圍內(nèi)一層或多層的厚度7.電子態(tài)密度測(cè)量XPS分析軟件Avantage軟件XPS分析軟件XPSpeak軟件XPS分析軟件CasaXPS軟件XPS分析軟件全譜識(shí)別譜峰比對(duì)&干擾識(shí)別功能分峰擬合功能XPS數(shù)據(jù)分析參考數(shù)據(jù)庫(kù)Materialsstudio材料設(shè)計(jì)軟件MaterialsStudio軟件可進(jìn)行構(gòu)型優(yōu)化、性質(zhì)預(yù)測(cè)和X射線(xiàn)衍射分析，以及復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模擬和量子力學(xué)計(jì)算，模擬的內(nèi)容包括催化劑、聚合物、固體及表面、晶體與衍射、化學(xué)反應(yīng)等材料和化學(xué)研究領(lǐng)域的主要課題。小結(jié)VESTA軟件在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

概述

晶體建模中的七項(xiàng)基本應(yīng)用2