1.6 建立α-quartz 晶体

目的：介绍Materials Visualizer 中可用的建立晶体的工具

模块：Materials Visualizer

时间：

先决条件：创建项目

介绍：

无机晶体材料的建模是非常重要的领域，尤其是关于应用方面，例如非均匀催化剂的设计，如沸石催化剂或者在石油天然气勘探中矿物样品的分析。本教程

展示了怎样建立α-quartz晶体，为了实现这个目的，介绍了一些Materials Studio的晶体建模工具。

1. 建立α-quartz晶体

从菜单栏选择File | New...，在新建文档对话框中选择3D Atomistic，点击OK。

这将打开一个3D视图，相应的一个叫做3D Atomistic.xsd的项在项目管理器中显示出来。

在项目管理器中右击 3D Atomistic.xsd，从快捷菜单中选择 Rename，输入my_quartz_alpha 按回车键。现在从菜单栏上选择File | Save，或者在标准工具栏上点击Save按钮。

现在已经在my quickstart 项目中建立了一个叫做my_quartz_alpha.xsd 的 3D Atomistic 文档。

从菜单栏中选择Build | Crystals | Build Crystal...，打开 Build Crystal对话框。打开Space Group(空间群)选项卡，点击Enter group文本框，输入p3221，按TAB键。

也可以滚动 Enter group 的下拉列表并从中选择需要地群号以代替用手输入space group。

在Lattice Parameters选项卡上，在相应的文本框中输入a和c点阵参数值：

a = 4.910 Å，c = 5.402 Å

注意：一旦在Space Group选项卡上输入了space group的信息，b、α、β和γ 点阵参数就根据p3221空间群的对称性被自动地设置了。

点击Build按钮。

在3D视图中，一个具有设定的点阵参数的空的晶胞显示出来。

2. 添加 Si 和O原子

现在将要加入Si和O原子。因为系统的对称性已经被定义了，所以只需要添加一个Si和一个O原子即可，对称性拷贝会将在整个晶胞内产生。

从菜单栏中选择Build | Add Atoms。

这将打开Add Atoms对话框。注意也可以从Atoms and Bonds工具栏上点击Add Atoms 按钮来访问该对话框。

选择Options选项卡，确保Test for bonds as atoms are created 复选框被选中。

当该选项被启用时，在晶体建立过程中Materials Studio会自动建立相应的键。

Materials Studio 也具有多功能的键计算工具，可以从Build菜单中访问，这会允许选择、编辑、定义合适的键合方案，但在本例中选择自动选项就已经足够了。

仍然在Options选项卡上，确保坐标系为分数坐标。选择Atoms选项卡，从Element 下拉列表中选择 Si，在右侧对话框中输入如下的 a 和 b 的值：a =

0.480781 Å，b = 0.480781 Å。点击Add 按钮。

Si 原子和它的对称性拷贝被添加到晶胞中。

在原子选项卡中，从Element 下拉列表中选择 O，并且输入如下的 a、b、c值：a = 0.150179 Å、b = 0.414589 Å、c = 0.116499 Å。单击 Add 按钮并关闭Add Atoms 对话框。

O原子和它的对称性拷贝被添加到晶胞中，键被自动地计算并画出。

3. 对比晶体的两个版本

接下来将把Materials Studio结构库中的α-quartz结构和刚才建立的结构进行对比。

从菜单栏上选择File | Import...。

在输入文档对话框中，定位并选择 Examples/Documents/3D Model/quartz_alpha.msi，点击 Import。

一个包括α-quartz 晶胞 3D 视图的窗口显示出来。现在项目管理器中一个叫做quartz_alpha.xsd 的文档作为项目的一部分显示出来。注意文件扩展名由.msi 变成了.xsd。Materials Studio 提供了一个文件，能显示物理上不相互影响的分子或者原子集团，叫做3D Atomistic Collection 文档。

从菜单栏选择File | New...，打开一个新的 3D Atomistic Collection 文档。在项目管理器中，右击 my_quartz_alpha.xsd 并从快捷菜单上选择 Insert Into。对 quartz_alpha.xsd 重复这些步骤。用上、下、左、右箭在相同的方向上观察结构，核对结果它们是不完全相同的。

为了说明SiO2结构键的布局，新建的my_quartz_alpha.xsd结构显示的原子实际上被定位在相邻的晶胞中。

右击3D Atomistic Collection 文档，从快捷菜单中选择 Display Style，打开 Display Style 对话框。在 Lattice 选项卡中，在 Style 下拉列表中选择In-Cell，然后关闭Display Style对话框。

相邻晶胞中的原子现在被从my_quartz_alpha.xsd 3D 视图中去除了，两个结构现在显示的完全相同。

通过从菜单栏中选择Build | Crystals | Rebuild Crystal，然后在Rebuild Crystal对话框中点击Rebuild按钮也可以达到相同结果。

从菜单栏中选择File | Save Project。

这将保存项目的设置和项目中的所有文档。

最后从菜单栏中选择Window | Close All，关闭所有文档。