(本文内容与《Materials Studio学习笔记(十二)》内容相连较为紧密)
Connolly表面(康诺利表面)是计算化学和分子生物学中用于描述分子三维表面的一种模型,由科学家Michael Connolly在1980年代提出。它主要用于分析分子的形状、溶剂可及性以及分子间相互作用。
1 计算Connolly表面
本例子是计算沸石的Connolly表面。在沸石结构中有很多等位面,但是沸石不能直接像苯环那样计算出来,因为苯环是分子结构,不是晶体结构,但是向金属等晶体结构不能直接计算出来。
首先导入MOR的晶胞,点击Materials Studio软件中share文件夹,然后选择Structure,然后选择zeolites,最后选择MOR晶胞:
首先点击Tools选项栏中的Atom Volumes&Surfaces:
进入下面的界面:
正常固体是选择Gonoolly surface,Grid resolution选择Coarse、Medium、fine、Ultra-fine,这里先选择Corase,点击Create:
通过放大观察可以看到:
这是比较粗糙情况下进行的计算。
如果将Grid resolution改为Ultra-fine,可以看到:
将其进行放大,可以看到效果如下所示:
效果相对于原来来说更加精确。
将Grid resolution调整为Coarse,然后点击Atom Values & Surfaces选项栏中Analysis,然后更改康诺利半径:
增大康诺利半径由1.0增加到1.1:
增大康诺利半径由1.1增加到1.2:
增大康诺利半径由1.2增加到1.3:
增大康诺利半径由1.3增加到1.4:
增大康诺利半径由1.4增加到1.8:
查看下面的参数:
其中第一行是固定部分的体积,第二行是可自由移动的体积,第三行表示是表面积。
在上述众多等位面中,现在想要选中某一个等位面,可以点击Create Segregates:
进入下面的界面:
效果如下所示:
直接在选项卡中点击Segregate1或者Segregate 2可以选中。
直接点击鼠标右键然后点击Segregate:
在Constraints,对于Isovalue表示等位面的等值,值越大占据部门越小,正常情况下设置为在0左右即可。Values选择High表示高于0的部分,Connections选项栏中由可连接的和孤立的部分,例如这里选择Accessible效果如下:
Minimum size表示最小值,一般不用更改。
除此之外还可以在上面进行分析,点击Analyze Segregated Field:
进入下面这个界面,首先分析尺寸:
点击Analyze,效果如下所示:
在Segragate major axis适合椭圆形的隔离体,而Sergregate radius适合球形的隔离体。
例如点击Segregation separation,点击Analyze,结果如下所示:
2 计算金刚石的表面积
首先导入金刚石,点击Materials Studio软件中share文件夹,然后选择Examples,再选择Documents,再选择3D Models,然后选择C.msi:
点击Build选项栏中Build Cleave Surface,其中Cleave place(h k l)设置为1 0 0,然后Thickness设置为4.25:
效果如下所示:
再设置一个Thickness设置为1.25,最终效果如下所示:
然后再做一个真空层,这里厚度设置为20 Å,把厚度4.25设置真空层的效果如下所示:
把厚度1.25设置真空层的效果如下所示:
下面使用Connolly来计算表面积,点击Tools选项中的Atom Volumes & Surfaces,这里Grid resolution设置为Ultra-fine:
点击Create,然后结果如下所示:
这里表面面积为27.81,这里表面是不平整的。所以表面积要大于手动计算的结果。然后点击Create Segregate: