所用模块:Materials Visualizer、Adsorption Locator、Forcite
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自动生成吸附构型,然后可以将其用作进一步DFT计算的初始构型,如上述论文中所述; -
使用力场方法获得每个生成构型的能量排序,并得到最佳吸附位置。
本教程针对Ni(111)上的SO2的情况进行计算,包含如下几部分:开始、构建结构模型、设置Adsorption Locator计算、结果分析、结论。
注意:为了确保您可以完全按照预期的方式学习本教程,您应该使用“设置管理器(Settings Organizer)”对话框确保项目中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。
首先启动Materials Studio并创建一个新项目。
2、构建结构
在本节教程中,将构建Ni(111)表面和SO2吸附质的结构。

选择File | New…从菜单栏打开新建文档New Document对话框,双击3D Atomistic。使用绘制工具,构建一个SO2分子,将两个S-O键定义为双键,单击“清除Clean按钮。从菜单栏中选择File | Save并将结构保存为SO2.xsd。
(2)在将SO2分子吸附到将要构建的Ni表面之前,对其进行优化。
在计算任务完成后,将在SO2 Forcite GeomOpt/SO2.xsd中创建优化后的结构。
(5)将此结构转换为具有三维周期性的结构。由于计算采用三维周期性边界条件,真空层的大小要足够大,以使吸附质的非键项计算不会与表面底层原子的周期图像相互作用。真空层厚度的选取需要基于非键截断和吸附质分子构型,并适当进行提高,以确保吸附质只与表面相互作用。
在本教程的情况下,Ni表面层和真空以外的下一层之间15 Å的距离是足够的。这防止了下一个重复单元和Ni表面或SO2分子之间的任何非键相互作用。
为了更清楚地显示Ni原子,可使用球棍模型显示。
从菜单栏中选择View | Display style打开Display Style对话框。在Atom选项中,将显示样式Display style更改为Ball and stick,然后关闭对话框。
3、设置Adsorption Locator模块计算参数
(1)现在可以开始Adsorption Locator模块的计算,设置的参数主要包括“精度”(quality)和“力场”(forcefield),以及选择要在计算中检测吸附位置的方法。

选择顶层的Ni原子,被选中的原子显示为黄色。
在Adsorption Locator Calculation对话框的Location选项卡中,单击Add按钮,从而将选定的原子包含在为吸附计算设置的目标原子集合TargetAtoms set中。选中“设置最大吸附距离Set maximum adsorption distance”复选框,输入设定值5.0。
该方法对从选定目标原子到吸附质包裹体指定的最大距离定义的区域进行取样。设定成5.0允许体系创建吸附在Ni表面的SO2的新构型。如果最大吸附距离太短,则无法创建某些构型,如果太长,则不会添加新构型。

定义了目标原子集合后的Ni(111)表面
(3)固定能量窗口(fixed energy window)用于选择报告哪些构型。在这种情况下,这将返回与最低构型能量相差小于100 kcal/mol的所有构型。在初始计算中,可以使用更宽的能量窗口,因为这样可以确保不会遗漏任何重要构型。
(4)现在可以运行计算了。
单击Run按钮并关闭对话框。
计算开始后,Materials Studio将创建一个名为Ni (1 1 1) Adsorption Anneal的新文件夹。计算完成后,所有结果将会返回到此文件夹中。
打开3D原子文档Ni (1 1 1) Fields.xsd。
这个文件显示了吸附点的区域,密度越高的点是越可能的吸附位置。
在文档中单击鼠标右键,然后从快捷菜单中选择“显示样式Display Style”以打开Display Style对话框。在Field选项卡上,选择“按域值显示颜色Color by field values”选项和体显示样式Volume 显示样式,关闭对话框。
这将更可能的吸附位置显示为绿色,而不太可能的吸附位置显示为红色。
打开表格文件Ni (1 1 1).std。
参考文献:”Density functional theory investigation of the structure of SO2 and SO3 on Cu(111) and Ni(111)” by M. J. Harrison, D. P. Woodruff, and J. Robinson, Surface Science, 600, 1827, (2006).