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超实用丨一文学会使用免费软件构建纳米结构（附下载）

来源：科学10分钟时间：2022-05-15 21:40:04 浏览：3656次

构建纳米结构的免费软件——Nanotube Modeler简介

纳米管、纳米锥、石墨烯和富勒烯作为纳米结构的基本单元，是丰富多彩的纳米世界的物质基础。为了研究这些结构的丰富性质，首先需要对这些结构进行建模，通常来说免费和收费的商业软件能构建一部分纳米结构，但具有局限性。本文主要介绍内容如下：

01

软件的下载与安装

Nanotube Modeler最新版本为1.8，现阶段支持Windows版本，可由http://www.jcrystal.com/products/wincnt/NanotubeModeler.exe免费下载。

下载完成后，可以自行选择位置进行安装。

02

软件的基本使用与建模

打开软件，默认会进入纳米管结构的构建。

单击鼠标左键并移动可以旋转结构，单击鼠标右键前后拉动可以改变模型大小，双击鼠标可以恢复初始视角。通过View菜单中最后三项，可以调节显示方式为键线式，球棍式和比例填充模型。Toggle Projection可以调节正交和投影显示方式。

2.1 碳纳米管的构建

通过在菜单中选择Nano-Tube会生成默认的碳纳米管，选择C-C则表示当前构建的为碳纳米管，也可更改此选项构建B-N纳米管等。

调节Chirality(n,m)可以控制纳米管的手性，构建zigzag和armchair型纳米管。MWNT设置可以构建多层纳米管，其中第一个参数为多层纳米管的层数，后两个参数为多壁纳米管的手性。

对于弯曲的纳米管，可以通过Tube Distortions选项进行调节，控制纳米管的弯曲程度。

如图参数可构建双层纳米管

2.2 纳米锥的构建

纳米锥从结构上类似于封端纳米管，可由Special-Capped Tube选择构建。可以选择单侧封端和两侧封端。构建参数的调节类似于碳纳米管。

下图为施加雾化效果的单端封端纳米锥

2.3 富勒烯结构的构建

富勒烯又称巴基球，为一维纳米结构。Nanotube Modeler内置一个富勒烯结构数据库，可以通过File-Import Structure-Import Fullerene打开。

其中每个文件夹下都有固定组成具有不同对称性的结构。采用彩虹色着色的巴基球显示效果如下：

2.4 层状纳米结构的构建

通常来说，层状纳米结构的代表性结构为蒄状物和石墨烯。由一个苯环作为起始结构，六个边连接苯环，形成蒄，即六苯并苯。在蒄的基础上继续生长生成蒄状物。理论上无限生长的蒄装物与石墨烯等价。

两者的构建均可以从Select Type中选取调节。对于多层石墨烯，需要从Tools-Multi-Layer Graphene中构建。

2.5 其他结构构建

除了构建以上结构，Nanotube Modeler还可以构建诸如异质结（需要Java环境），病毒，纳米泵等结构，其效果如图所示。

03

一些使用建议

对于作图为目的的使用，应该尝试导出相应的结构文件，使用3DMax, C4D等软件可以得到更加精美的图片，也可以从Tools-Lanuch POV-Ray导出.pov文件进行渲染。

04

总结

本文通过介绍免费的建模软件Nanotube Modeler，实现了对于纳米管，纳米锥，富勒烯和层状纳米结构的构建，希望能够帮助读者方便构建纳米结构，从而为进一步计算和作图打下基础。

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