BIOVIA Materials Studio 2023是BIOVIA最新版本的化学和材料科学研究建模和仿真科学工具。Materials Studio使研究人员能够了解材料的分子或晶体结构与性质之间的关系。最新版本为科学家提供了广泛的世界级解决方案和参数集，从量子到微观尺度操作。此版本包含了全系列求解器的增强功能，为粗粒度原子模型增加了便利，并为经典模拟提供了实质性的性能提高。BIOIVA Materials Studio 2023让您比以往任何时候都更准确、更方便地模拟更多的材料属性。

BIOVIA Materials Studio 2023用于粗粒度模拟

自动粗粒和珠型

粗粒度分子动力学(CGMD)是一种越来越流行的方法，可以探测几十到几百纳米尺度的软物质系统的结构和性质，否则常规的原子模拟是无法达到的。一个成功的CGMD模拟需要一组有效的力场参数来描述磁珠之间的相互作用，并为每个磁珠指定合适的力场类型。在过去的20年里，Martini 力场的方法已经被证明是流行的，并适用于广泛的材料，在最近的Martini 3版本中达到了巅峰，该版本可以声称提供迄今为止最准确的表示。Martini 3力场可以作为Mesocite模块的一部分使用，并且与Materials Studio 2023一起提供了一组新的功能，可以自动匹配原子模型中的粗粒度结构。这极大地简化了分配Martini 3提供的头类型的复杂步骤。这在建立模型和减少头部输入错误方面具有双重效益。这些工具既可以从新的脚本菜单中访问，也可以在Materials Studio Collection中以Pipeline Pilot协议的形式访问。协议的包含使得配置自定义的粗粒度过程非常高效。

新工具

Martini 3工具经过改进，现在具有新的MS Martini 3粗粒磨功能。这直接从原子模型(见图1)生成了一个中观结构模型，包括头部映射和力场类型，通过使用单个模板研究表。可以通过Materials Studio Visualizer指定自定义交互的模板文件，如图2所示。这些模板允许复杂的情况，例如表示涉及环的铰链结构(通常头中心不在原子中心上)。定制的MS Martini 3力场包括所有必需的价项以及介观结构模型，准备用Mesocite进行模拟。当与NVIDIA gpu一起使用时，Mesocite粗粒度分子动力学也受益于显着的加速。

新手册

一个新的教程演示了使用粗粒和生成自定义的Martini 3力场协议。这通过从全原子模型开始构建介观结构所需的步骤，创建自定义头部映射模板，并生成粗粒度结构和自定义MS Martini 3力场。

Material Studio 2023提供了最先进的粗粒度模拟工具，加快了建立中尺度材料模型的过程。

耗散粒子动力学

耗散粒子动力学(DPD)是研究聚合物混合物、表面活性剂体系等软凝聚态物质自组装过程的一种流行和成熟的方法。在DPD中体现的软势方法为达到系统的热力学平衡状态提供了一种非常有效的方法。这些材料的重要子类包括聚电解质和带电表面活性剂系统，在Materials Studio 2023中，通过在Mesocite DPD中包含电荷珠之间的静电相互作用，可以更准确地表示这些材料。

Mesocite DPD现在通过允许使用高斯电荷分布涂抹头电荷来支持静电。这避免了DPD珠(由软有限势表示)相互穿过时不同电荷坍缩到一个奇点。

使用Materials Studio 2023，您还可以通过在NVIDIA gpu上运行Mesocite DPD以及添加两个新的分析功能，从而受益于更快的动态：

1. 从密度场计算结构因子

2. 提供各向异性分量的压力分析。在Materials Studio 2023中，Mesocite DPD模块提供了新的功能和更快的速度来模拟更多的系统。

BIOVIA Materials Studio 2023金属合金设计

BIOVIA Materials Studio PhaseField基于OpenPhase_Core求解器在Materials Studio 2021中引入，用于模拟硬材料微结构。通过PhaseField模块，您可以方便地定义组分相，颗粒设置，热力学和动力学输入，以及温度和压力条件，通过管道先导连接器中易于使用的界面。这使得可以详细研究多组分金属合金中的相变。

能够准确预测相变是提高使用增材制造工艺制造的金属部件质量的关键。在打印过程中，金属晶粒组织的大小和形状对液态金属的凝固速度非常敏感。在凝固过程中会出现不同比例的晶相，最终影响材料的性能。在Materials Studio 2023中提供了用于研究这些转换的新功能，包括：

新协议

提出了一种计算连续冷却转变(CCT)图的新方法，可用于预测合金的临界冷却速率。该协议可以利用协装的ThermoCalc或OpenCalphad包来提供CALPHAD热力学输入。

新特色

时间-温度变换(TTT)图协议现在适合并返回每个模拟温度的Johnson-Mehl-Avrami (JMA)系数。JMA模型描述了固体在恒定温度下如何从一种相转变为另一种相。

BIOVIA Materials Studio 2023用于化学反应

Materials Studio已经提供了一套广泛的工具和功能来理解化学反应;量子力学解算器DMol 3、CASTEP、DFTB+和VAMP的应用;FlexTS模块在化学过渡态搜索中的应用反应动力学预测(Cantera和Kinetix模块)。Materials Studio 2023为使用Materials Studio的科学家提供了进一步的能力，通过访问TURBOMOLE来理解化学反应，以及它提供的超越DFT方法。

新协议

通过Pipeline Pilot协议对话框提供TURBOMOLE工作流的一组协议现在可用，这些协议提供了DFT, xTB和Wavefunction方法。

• 所有方法的单点能量计算

• 几何优化(使用xTB, DFT或MP2)

• 过渡状态优化(使用xTB或DFT)

• 红外光谱/振动频率(使用DFT)

• 极化率(使用DFT)

• 光谱(使用DFT)

新系统管理工具

协议的增强现在使得为自动化反应性仿真研究构建定制工作流变得更加简单。

• 一个新的“编辑集”组件，允许您创建和管理集在管道试点。

• 脚本现在可以识别分子和片段的smile和化学名称。

• 分析模拟单元的内容或在轨迹过程中开发不同试剂的脚本可从新的脚本菜单中获得。

BIOVIA Materials Studio 2023 XPS光谱

XPS(x射线光电子能谱)测量分子或周期结构中核心电子的激发(结合)能。Pipeline Pilot为Materials Studio 2023提供了一个新工具，可以方便地提供光谱。该协议还提供了方便的分配偏移量通过计算或实验数据。

Materials Studio模块增强

经典的模拟

增强的性能!更多的参数!

解算器特性

• Mesocite DPD现在支持静电，允许使用高斯分布涂抹头部电荷。

解算器性能

• Forcite GPU计算现在支持嵌入式原子模型。

• Forcite dynamics GPU算法的更新提供了显着的性能增强。

• 你现在可以在NVIDIA gpu上运行Mesocite耗散粒子动力学(DPD)计算。

• 中介石和Forcite分析现在支持从密度场计算结构因素。

• 中介石和Forcite分析现在支持各向异性组件的压力分析。

• compassion水模型现在提供了更完善的扩散系数和表面张力预测。预测值现在接近实验接受值。

• MS GULP现在相当于学术版v6.1

• 在GULP中实现了新的通用力场GFN-FF的周期性版本。这是一个完全自动化的可极化力场，具有接近量子力学的精度。

量子力学更多参数！更多的属性

CASTEP

• 计算核能级XPS谱和绝对电子结合能的新协议。

• 自旋极化(磁)系统振动特性的线性响应计算。

• CASTEP DFT+U不再需要实际非磁性系统的自旋极化设置,使此类计算至少快两倍。

DFTB+

• 升级到22.1版本

• 新增Ti氧化物和Ce氧化物DFTB+参数库

• ONETEP

• 升级到6.1.12版本

• 混合交换-关联功能实现三维周期系统

Materials Studio生产力增强

Enhancements to Pipeline Pilot Materials Studio Collection Pipeline Pilot Protocols对话框提供了对Materials Studio Collection中的增强功能的访问，包括:

• 一套新的量子化学协议，提供TURBOMOLE工作流。

• 一个量子力学协议，允许你计算XPS谱。

• 用于选择原子和编辑集的实用程序协议。

• 增强粗粒度协议。

• 改进PhaseField协议

对Materials Script的增强

• 脚本现在可以识别分子和片段的smile和化学名称。还可以使用脚本分析模拟单元的内容或在轨迹过程中开发不同试剂。

•您现在可以在菜单栏中的tools>Materials Studio Scripts中访问各种准备好的MaterialsScript工具。这些脚本以前作为示例提供，用于手动添加到“用户”菜单。

Materials Studio基础设施

在Linux上，您现在可以配置和使用SSH在Materials Studio客户端和服务器之间进行通信。

教程

以下新教程已添加或更新:

• 聚合物粗粒与Martini 3工具和中白云石;演示如何为头部映射生成模板，使用模板与Martini 3粗粒，并自定义MS Martini 3力场为给定的聚合物结构。

• 聚合物粗粒与Martini 3协议：Dem-演示如何生成模板头部映射，使用模板与粗粒和生成自定义Martini 3力场协议，并为给定的聚合物结构定制MS Martini 3力场。

• 计算分子开关的最小能量路径。

• 计算钻石的性质。

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