Materials Studio学习笔记（二十九）——尿素的几何优化

本文参考中科大的MaterialsStudio教程的Forcite内容。

现在开始对于尿素进行几何优化，在对于晶体进行结构优化的时候，Forcite保持对称性，本文主要验证的是对称性对于实验结果是否重要。

首先导入尿素的XSD文件，点击打开Materials Studio软件所在的位置，然后选择share，选择Structures，再选择repeat-unit，再选择urea导入xsd文件：

然后开始检查晶体的对称性，点击Build选项栏中Symmetry，然后点击showSymmetry，结果如下所示：

可以看到空间群为P-421M。

然后开始进行几何优化，点击Forcite工具，进入下面的界面，将Task设置为Ceometry Optimization，然后将Quality设置为Fine：

然后点击More，进入Forcite Gemotery Optimization，然后点击Optimize cell关闭：

然后点击Energy，然后Forcefield选择为COMPASS，其他保持不变，然后点击run：

运行完毕之后，再文件夹中有下面几个文件。其中Status.txt文件包含job的最后执行状态。Energy图标显示了在优化过程中总能量的变化，Convergence图表显示收敛标准的变化，即Energe Charge和Gradient Norm对于优化步骤的函数，当所需要的标准到达时模拟就停止了。

首先打开能量文件，结果如下所示：

现在应该确保对称性没有发生改变，点击CeomeOpt，然后查看xsd文件的对称性，打开xsd文件，然后点击Build选项栏中Symmetry中Show Symmetry，结果如下所示：

可以看到仍然是P-421M，可以看到对称性没有发生改变。

现在将原来刚刚导入的尿素文件进行复制，然后新建一个xsd文件，复制到新的xsd文件中：

现在开始移除对成型，点击Build选项栏中的Symmetry中的Make P1。然后点击Build选项栏中Symmetry中的show Symmetry，显示如下所示：

可以看到对称性为P1。

然后保持和之前完全相同的参数，点击Forcite模块的Calculation，然后和前面保持不变，点击run。计算完成之后，点击保存，下面开始比较两次计算的结算结果。

打开两者的状态输出文件，比较总能量，结果如下所示：

可以看到总能量约为 -365.8347 kcal/mol左右，能量基本接近。

打开两侧的xcd文件，然后进行比较如下面两图所示：

对于上面两张图中，第一张是具有完全对称性的尿素晶体，可以看到晶胞长度有轻微的减少，然后晶胞夹角仍然为90°。在没有对称结构的P1结构时，晶胞夹角发生的变化比较敏感，最终收缩在90°。

对于具有对称性的尿素晶胞，密度有轻微的增加，最终值略低于，而对于没有对称性最终也是略低于。

可以看到两种情况下的几何情况是完全相同的，但是最后计算的结果是非常相近的。