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1、2012 级专业课程设计（）题目：利用 material studio 软件制作CaTiO3 的晶体结构姓名：文美乐班级：应物 1203学号：121410020322指导教师：王会娴一、课程设计目的、意义目的：1. 根据课堂讲授内容，我们做相应的自主练习，便于消化课堂所讲解的内容。2. 通过多次反复调试程序进而积累相应的经验。3. 通过完成要求的课题，逐渐培养学生的编程能力，用计算机解决实际问题的能力。意义：1. 有助于加深我们对操作软件 MS的理解，通过课程设计， 我们可以真正理解其应用方向，应用方法。2. 有利于我们空间思维的锻炼， MS制图能直接有效地训练学生的立体思维、培养分析问题、解
2、决问题能力。即使是一个简单的空间绘图，依然需要学生有条不理的构思。3. 有利于培养严谨认真的学习态度，在软件应用过程里，如果不够认真或细心，可能就无法得出正确的运行结果。我们反复调试，反复修改的过程，其实也是对我们认真严谨治学的一个锻炼。应用：1MaterialsStudio在晶体结构教学中的应用在涉及晶体结构的课程中， 学生往往需要掌握晶体的结构和对称性，但单纯板书式教学对学生的理解作用不大，利用 MaterialsStudio的建模功能可以方便的建立各种晶体的三维模型，直观化的展示其结构和对称性等特点。2MS在能带结构计算中的应用固体中电子能带结构的计算是固体物理学的主要理论问题， 晶体电
3、子能带的理论计算方法很多， 但对学生的知识结构要求很高， 学生学习起来往往感到无从下手。 而只有让学生参与实际晶体的能带结构计算，学生对该部分内容的理解才更加深刻。 MaterialsStudio 中的 CASTEP 模块可以完成此方面的内容。 CASTEP 基于总能量的平面波赝势理论，运用原子数目和种类来预测和计算包括晶格参数、 分子对称性、结构性质、能带结构、固态密度、电荷密度和波函数、光学性质。由于避免了繁杂的理论推导，一般学生可以很快上手，把重点放到计算结果的分析和讨论上，激发了学生的学习兴趣。3.MaterialsStudio在 X 射线衍射教学中的应用X 射线衍射内容在固体物理中占
4、有重要地位，通过 X 射线衍射实验，人们可以对未知晶体进行结构标定.而一般的固体物理教材只介绍 X 射线衍射的原理，学生对其应用知之甚少。我们利用MaterialsStudio 中的 Reflex 模块模拟晶体材料的X 光、中子以及电子等多种粉末衍射图谱， 确定晶体的结构、 解析衍射数据并用于验证计算和实验结果。4MS在理论化学计算软件的应用在众多材料化学理论计算软件中，MS是比较合适一般学生使用。可视化是深奥的材料周期性结构和结果直观表达。MS 的操作简单，让学生容易接受，是适合用来作为材料研究的计算软件。二、课程设计具体内容。1、能够生成 Projects，打开已有的晶体结构并且观察3D
5、文档（生成一个 Projects ，打开已有的晶体结构并且观察3D 文档，显示三维棍棒型的图形） 2幅图生成一个 Projects打开已有的晶体2、能够绘制有机分子（制一幅有机分子图，并显示键长和键角）绘制苯甲酰胺分子a.b. 加H；旋转方向后如下图c. 测键长d. 测键角3、绘制 CaTiO3 晶体的晶体结构，要求给出具体的操作过程，并把Ca、Ti 、O 名称标在相应的原子上，给出原子的坐标。（ 1）打开一个新的 3D Viewer，从 Build 菜单选择 Crystal 下的 Build Crystal 打开相关的晶体模建对话框。 在 Space Group栏中，选择 Enter Gro
6、up，输入 PM-3M ，在 Lattice Paramenters栏中，在相应的地方输入 CaTiO3 晶体的晶胞参数 a=b=c=3.893A。按下 Build 按钮，一个空的晶胞就会出现在文档中，关闭对话框。（ 2）Atom and Bond 工具栏上单击 Add Atoms 按钮，打开 Add Atom对话框。加入 Ti 原子，坐标为（ 0.5,0.5,0.5），加入 Ca 原子，坐标为（0,0,0）。加入 O 原子，坐标为（ 0.5，0.5， 0）。给原子标记：按 Ctrl 选中相同原子，在 3D viewer 上按右键，选择 label 打开对话框。在 Custom text 中分
7、别输入原子的名称 Ca，Ti ，O 按 Apply ，如图， Ca，Ti ，O 出现在选中的原子上。原子坐标：四、设计总结、感想。此次课程设计虽然只有短短四周， 但每周课程都相当充实。 一些学习资料本该是同学们自己搜寻的， 但老师很贴心的帮忙搜集了最有效的，最易懂的课程相关资料，并分发到同学们各自的电脑上。前期由于我要考研， 老师很体谅的放松了我们学习的时间，给我们充分的考研冲刺动力。考研结束后，为了不影响，并赶上其他同学，老师充分为我们解答课程问题。 经过老师多方面的指点， 我们不断发现错误，不断改正，不断领悟。课程设计是一门专业课， 给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门教学习方法的课程，给了我很多学习上的启示，我们要掌握自学的方法，要有自学的精神，发扬独立自主的精神，网络很便捷，我们可以通过网络了解我们学习的课程， 也可以通过去图书馆查阅的方式更深入的学习感兴趣的课题。 课上精力毕竟有限， 我们平时也应注意掌握这些软件的使用。
利用materialstudio软件制作CaTiO3的晶体结构
