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Materials Studio

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Materials Studio 2018(2017年12月リリース)

過去バージョンの機能紹介一覧

表面反応速度論

反応速度論に基づくシミュレーション・パッケージのCantera(www.cantera.org)のためのインターフェースとなる、Materials Studio Canteraで、表面上での反応を含む反応機構を取り扱うことができるようになりました。また、反応性表面および触媒表面での均一ガス流れシミュレーションを扱うためのPlug Flow Reactorモデルが利用可能になりました。

適用範囲の拡大

スピン軌道相互作用の計算で利用可能な、4fおよび5f電子を含む元素のためのCASTEPの擬ポテンシャルが追加されました。これにより、すべての希土類元素を含む合金や化合物の計算でスピン軌道相互作用を考慮した解析が可能となりました。
Forcite Plusの分子動力学シミュレーションで、埋め込み原子法(EAM)に基づく、金属元素用の力場が利用できるようになりました。Finnis-Sinclair, Sutton-Chen, Zhou-Johnson- Wadley、Dai-Kong-Li-LiuおよびTabulatedポテンシャルに対応し、単金属や合金の分子動力学計算を行うことができます。また、MPIを使った並列計算にも対応しています。

計算速度の向上

スピン軌道相互作用を考慮した非磁性材料の計算で結晶対称性を利用できるようになりました。これにより、高精度な電子構造および全エネルギーを4-5倍高速に計算することができます。

より発展的な物性値予測

Pipeline Pilotのプロトコルを用いた自動化されたワークフローにより、効率的かつ便利に材料の発展的な物性値予測が可能です。合金用のプロトコルは、クラスター展開法および擬ランダム法の新しいプログラムを実装し、複数元素からなる不 規則合金を取り扱うことができます。

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MATERIALS STUDIO 2018のハイライト

Canteraの適用範囲の拡大
  • 新機能:Cantera Reaction Editorが結晶表面上での気体の反応を取り扱うことができるように大幅に改良されました。
  • 新機能:ガス流れをモデル化した新しいPlug Flow Reactorタスクが追加され、触媒表面での反応機構を解析できるようになりました。
  • 機能拡張:CanteraのEquilibriumタスクが、反応物の表面被覆率を考慮して表面上での反応を取り扱うことができるように拡張されました。
量子力学計算のハイライト
  • 新機能:CASTEPの格子定数の最適化アルゴリズムが拡張され、格子定数の角度を固定し、軸長の比が一定となるよう、格子形状を維持したまま最適化を行うオプションが追加されました。
  • 新機能:BLYP交換相関汎関数がCASTEPに追加されました。
  • 新機能:CASTEPのPopulation Analysisにおいて電子軌道を分解して表示する機能が追加されました。P1対称性の系に対するs, px, py, pz, dxy, dzzなどの各軌道の電荷がcastepファイルに出力されるようになりました。
  • 新機能:分散力補正のためのTkachenko-Schefflerパラメータが、PBESOL, RPBE, PW91の交換相関汎関数でも利用できるようになりました。これらの新しいパラメータは、DMol3とCASTEPで利用可能です。
  • 精度向上:3ob-freqライブラリがDFTB+モジュールに追加されました。このライブラリは、より高精度に振動計算を行うために3obライブラリを最適化した修正版となります。
  • 精度向上:PAW(Projected Augmented Wave)法がONETEPに追加されました。PAWのデータセットをダウンロードし、Materials Studioにインストールすることで、ノルム保存型擬ポテンシャルの代わりに使用することができます。PAW法は、ノルム保存型擬ポテンシャルに比べ、より高速かつ安定に計算を行うことができ、SCFサイクル数を大きく削減でき、全体の計算時間を大幅に短縮することができます。
古典力学計算のハイライト
  • 新機能:Amorphous Cellに新しいRestrain Ringsオプションが追加され、等値面内の空間に環状構造を含む分子をパッキングするときに、Ring Spearingが発生しやすくなるのを回避することができるようになりました。
  • 新機能:Forciteで利用可能な力場として、埋め込み原子法(EAM)に基づくポテンシャルを取り扱えるように拡張されました。追加された力場は、Finnis-Sinclair, Sutton-Chen,Zhou-Johnson-Wadley, Dai-Kong-Li-LiuおよびTabulated のポテンシャルとなります。高効率のMPI並列計算に対応しており、数千原子を含む合金の計算が可能となります。
Materials Visualizerのハイライト
  • 新機能:Materials Visualizerで、複数のフレームを含むxyzファイルのインポートが可能になりました。
  • 新機能:Redefine Latticeダイアログを使って、既約(Niggli)格子への変換が可能となりました。既約格子を使用することで、小さい格子角をもつ傾いた格子に対する量子力学計算の計算速度が大幅に向上します。
  • ユーザビリティーの改善:Materials StudioのOnline Helpのすべての数式が同じフォーマットを使用して描きなおされました。多くの数式がより見やすくなり、不正確な箇所が修正されました。

図1:Forcite Plusの埋め込み原子法 (EAM)に基づくポテンシャルを使った銅の固液共存系のシミュレーション

図2:BIOVIA Materials Studioは、DMol3やCASTEPによる遷移状態予測とCanteraのPlug Flow Reactorモデルを組わせて、反応性触媒表面上でのガス流れをシミュレーションするための統合環境として利用できます。

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