多尺度材料设计与仿真平台Device Studio（结构建模02）

Device Studio （简称：DS）作为鸿之微科技（上海）股份有限公司（简称：鸿之微）研发的多尺度材料设计与仿真平台，可实现材料原子级建模（百万量级）、高性能科学仿真计算、计算任务的监控和管理、数据可视化分析的全过程，从而实现材料设计与科学仿真模拟一体化，极大地促进和提升科研效率，帮助科研工作者解决当今多尺度材料设计与仿真模拟的一系列重要问题。

Device Studio 集成了多种科学计算软件，可满足用户在各个领域的科学仿真计算需求。集成了第一性原理平面波计算软件 DS-PAW，第一性原理量子输运计算软件 Nanodcal，紧束缚模型量子输运计算软件 Nanoskim，第一性原理大体系KS-DFT计算软件 RESCU，量子化学计算软件 BDF，分子发光与输运性质计算软件 MOMAP，材料微观组织演化模拟软件 STEMS ，嵌段共聚物自组装相行为设计软件TOPS，聚合物耗散粒子动力学模拟软件PODS，以及其他主流的科学计算软件，诸如：VASP、LAMMPS、QE、OVITO 、Gaussian、NWChem等。

Device Studio 基于强大的材料设计建模和高性能科学仿真计算能力，可广泛应用于量子器件、人工生物、先进电池、智能照明、存储器等产业中，辅助其在电子材料、合金、生物科技等领域开展材料研发与设计，为光电和集成电路等产业提供专业的技术支撑。

本期将给大家介绍Device Studio 结构建模 5.2-5.3的内容。

5.2.2D分子建模

Device Studio 2022A版新增2D分子建模功能，在2D分子建模的界面中，其工具栏包含绘制分子结构式的多种键和工具，包括化学键、环形模板、折叠链、船式结构、椅式结构、箭头、边框以及文本编辑工具等，用户可通过该功能快捷方便的绘制各种2D平面分子结构式和编写方程式，并支持将2D分子结构转化为3D分子结构。

Device Studio具有对2D分子结构进行编辑的功能，用户可对分子结构进行旋转、修改键宽、键长、键位颜色、键位类型、键位属性转换、加氢、减氢、加电荷、减电荷等操作。

以搭建3个相连苯环的2D分子结构并将其转换为对应的3D分子结构为例，其搭建步骤如图5.2-1所示。

(a): 弹出2D分子建模界面操作

(b): 2D分子建模界面

(c): 搭建2D分子结构并转换为3D分子结构操作

(d): 2D分子结构转换为3D分子结构后的Device Studio界面

(e): 优化转换后的3D分子结构操作

图5.2-1: Device Studio搭建2D分子结构并将其转换为对应的3D分子结构的操作步骤

5.3.3D分子建模

Device Studio 2022A版新增3D分子建模功能，用户可通过该功能方便快捷的搭建3D分子结构，Device Studio支持对3D分子结构进行编辑，并可查看分子结构的原子坐标和原子之间成键的详细信息，可对分子结构进行共键调整、原子夹角调整、二面角调整、加氢、平移、旋转、重命名、复制片段、增、删、改等一系列操作。Device Studio搭建3D分子结构的操作界面如图5.3-1所示。

(a): 弹出3D分子建模界面操作

(b): 3D分子建模界面

(c): 搭建3D分子结构操作一

(d): 搭建3D分子结构操作二

(e): 优化搭建好的3D分子结构

图5.3-1: Device Studio搭建3D分子结构的操作步骤