What's New in BIOVIA Materials Studio 2023

BIOVIA Materials Studio 2023是BIOVIA最新版本的化學和材料科學研究建模和仿真科學工具。Materials Studio使研究人員能夠了解材料的分子或晶體結構與性質之間的關系。最新版本為科學家提供了廣泛的世界級解決方案和參數集，從量子到微觀尺度操作。此版本包含了全系列求解器的增強功能，為粗粒度原子模型增加了便利，并為經典模擬提供了實質性的性能提高。BIOIVA Materials Studio 2023讓您比以往任何時候都更準確、更方便地模擬更多的材料屬性。

BIOVIA Materials Studio 2023用于粗粒度模擬

自動粗粒和珠型

粗粒度分子動力學(CGMD)是一種越來越流行的方法，可以探測幾十到幾百納米尺度的軟物質系統的結構和性質，否則常規的原子模擬是無法達到的。一個成功的CGMD模擬需要一組有效的力場參數來描述磁珠之間的相互作用，并為每個磁珠指定合適的力場類型。在過去的20年里，Martini 力場的方法已經被證明是流行的，并適用于廣泛的材料，在最近的Martini 3版本中達到了巔峰，該版本可以聲稱提供迄今為止最準確的表示。Martini 3力場可以作為Mesocite模塊的一部分使用，并且與Materials Studio 2023一起提供了一組新的功能，可以自動匹配原子模型中的粗粒度結構。這極大地簡化了分配Martini 3提供的頭類型的復雜步驟。這在建立模型和減少頭部輸入錯誤方面具有雙重效益。這些工具既可以從新的腳本菜單中訪問，也可以在Materials Studio Collection中以Pipeline Pilot協議的形式訪問。協議的包含使得配置自定義的粗粒度過程非常高效。

新工具

Martini 3工具經過改進，現在具有新的MS Martini 3粗粒磨功能。這直接從原子模型(見圖1)生成了一個中觀結構模型，包括頭部映射和力場類型，通過使用單個模板研究表?？梢酝ㄟ^Materials Studio Visualizer指定自定義交互的模板文件，如圖2所示。這些模板允許復雜的情況，例如表示涉及環的鉸鏈結構(通常頭中心不在原子中心上)。定制的MS Martini 3力場包括所有必需的價項以及介觀結構模型，準備用Mesocite進行模擬。當與NVIDIA gpu一起使用時，Mesocite粗粒度分子動力學也受益于顯著的加速。

新手冊

一個新的教程演示了使用粗粒和生成自定義的Martini 3力場協議。這通過從全原子模型開始構建介觀結構所需的步驟，創建自定義頭部映射模板，并生成粗粒度結構和自定義MS Martini 3力場。

Material Studio 2023提供了最先進的粗粒度模擬工具，加快了建立中尺度材料模型的過程。

耗散粒子動力學

耗散粒子動力學(DPD)是研究聚合物混合物、表面活性劑體系等軟凝聚態物質自組裝過程的一種流行和成熟的方法。在DPD中體現的軟勢方法為達到系統的熱力學平衡狀態提供了一種非常有效的方法。這些材料的重要子類包括聚電解質和帶電表面活性劑系統，在Materials Studio 2023中，通過在Mesocite DPD中包含電荷珠之間的靜電相互作用，可以更準確地表示這些材料。

Mesocite DPD現在通過允許使用高斯電荷分布涂抹頭電荷來支持靜電。這避免了DPD珠(由軟有限勢表示)相互穿過時不同電荷坍縮到一個奇點。

使用Materials Studio 2023，您還可以通過在NVIDIA gpu上運行Mesocite DPD以及添加兩個新的分析功能，從而受益于更快的動態：

1. 從密度場計算結構因子

2. 提供各向異性分量的壓力分析。在Materials Studio 2023中，Mesocite DPD模塊提供了新的功能和更快的速度來模擬更多的系統。

BIOVIA Materials Studio 2023金屬合金設計

BIOVIA Materials Studio PhaseField基于OpenPhase_Core求解器在Materials Studio 2021中引入，用于模擬硬材料微結構。通過PhaseField模塊，您可以方便地定義組分相，顆粒設置，熱力學和動力學輸入，以及溫度和壓力條件，通過管道先導連接器中易于使用的界面。這使得可以詳細研究多組分金屬合金中的相變。

能夠準確預測相變是提高使用增材制造工藝制造的金屬部件質量的關鍵。在打印過程中，金屬晶粒組織的大小和形狀對液態金屬的凝固速度非常敏感。在凝固過程中會出現不同比例的晶相，最終影響材料的性能。在Materials Studio 2023中提供了用于研究這些轉換的新功能，包括：

新協議

提出了一種計算連續冷卻轉變(CCT)圖的新方法，可用于預測合金的臨界冷卻速率。該協議可以利用協裝的ThermoCalc或OpenCalphad包來提供CALPHAD熱力學輸入。

新特色

時間-溫度變換(TTT)圖協議現在適合并返回每個模擬溫度的Johnson-Mehl-Avrami (JMA)系數。JMA模型描述了固體在恒定溫度下如何從一種相轉變為另一種相。

BIOVIA Materials Studio 2023用于化學反應

Materials Studio已經提供了一套廣泛的工具和功能來理解化學反應;量子力學解算器DMol 3、CASTEP、DFTB+和VAMP的應用;FlexTS模塊在化學過渡態搜索中的應用反應動力學預測(Cantera和Kinetix模塊)。Materials Studio 2023為使用Materials Studio的科學家提供了進一步的能力，通過訪問TURBOMOLE來理解化學反應，以及它提供的超越DFT方法。

新協議

通過Pipeline Pilot協議對話框提供TURBOMOLE工作流的一組協議現在可用，這些協議提供了DFT, xTB和Wavefunction方法。

• 所有方法的單點能量計算

• 幾何優化(使用xTB, DFT或MP2)

• 過渡狀態優化(使用xTB或DFT)

• 紅外光譜/振動頻率(使用DFT)

• 極化率(使用DFT)

• 光譜(使用DFT)

新系統管理工具

協議的增強現在使得為自動化反應性仿真研究構建定制工作流變得更加簡單。

• 一個新的“編輯集”組件，允許您創建和管理集在管道試點。

• 腳本現在可以識別分子和片段的smile和化學名稱。

• 分析模擬單元的內容或在軌跡過程中開發不同試劑的腳本可從新的腳本菜單中獲得。

BIOVIA Materials Studio 2023 XPS光譜

XPS(x射線光電子能譜)測量分子或周期結構中核心電子的激發(結合)能。Pipeline Pilot為Materials Studio 2023提供了一個新工具，可以方便地提供光譜。該協議還提供了方便的分配偏移量通過計算或實驗數據。

Materials Studio模塊增強

經典的模擬

增強的性能!更多的參數!

解算器特性

• Mesocite DPD現在支持靜電，允許使用高斯分布涂抹頭部電荷。

解算器性能

• Forcite GPU計算現在支持嵌入式原子模型。

• Forcite dynamics GPU算法的更新提供了顯著的性能增強。

• 你現在可以在NVIDIA gpu上運行Mesocite耗散粒子動力學(DPD)計算。

• 中介石和Forcite分析現在支持從密度場計算結構因素。

• 中介石和Forcite分析現在支持各向異性組件的壓力分析。

• compassion水模型現在提供了更完善的擴散系數和表面張力預測。預測值現在接近實驗接受值。

• MS GULP現在相當于學術版v6.1

• 在GULP中實現了新的通用力場GFN-FF的周期性版本。這是一個完全自動化的可極化力場，具有接近量子力學的精度。

量子力學更多參數！更多的屬性

CASTEP

• 計算核能級XPS譜和絕對電子結合能的新協議。

• 自旋極化(磁)系統振動特性的線性響應計算。

• CASTEP DFT+U不再需要實際非磁性系統的自旋極化設置,使此類計算至少快兩倍。

DFTB+

• 升級到22.1版本

• 新增Ti氧化物和Ce氧化物DFTB+參數庫

• ONETEP

• 升級到6.1.12版本

• 混合交換-關聯功能實現三維周期系統

Materials Studio生產力增強

Enhancements to Pipeline Pilot Materials Studio Collection Pipeline Pilot Protocols對話框提供了對Materials Studio Collection中的增強功能的訪問，包括:

• 一套新的量子化學協議，提供TURBOMOLE工作流。

• 一個量子力學協議，允許你計算XPS譜。

• 用于選擇原子和編輯集的實用程序協議。

• 增強粗粒度協議。

• 改進PhaseField協議

對Materials Script的增強

• 腳本現在可以識別分子和片段的smile和化學名稱。還可以使用腳本分析模擬單元的內容或在軌跡過程中開發不同試劑。

•您現在可以在菜單欄中的tools>Materials Studio Scripts中訪問各種準備好的MaterialsScript工具。這些腳本以前作為示例提供，用于手動添加到“用戶”菜單。

Materials Studio基礎設施

在Linux上，您現在可以配置和使用SSH在Materials Studio客戶端和服務器之間進行通信。

教程

以下新教程已添加或更新:

• 聚合物粗粒與Martini 3工具和中白云石;演示如何為頭部映射生成模板，使用模板與Martini 3粗粒，并自定義MS Martini 3力場為給定的聚合物結構。

• 聚合物粗粒與Martini 3協議：Dem-演示如何生成模板頭部映射，使用模板與粗粒和生成自定義Martini 3力場協議，并為給定的聚合物結構定制MS Martini 3力場。

• 計算分子開關的最小能量路徑。

• 計算鉆石的性質。

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