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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:3408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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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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