今天华算科技为大家带来一篇超实用的教程——如何在Materials Studio中构建氢化石墨烯(hydrogenated graphene)模型。
氢化石墨烯(Hydrogenated Graphene)是通过在石墨烯表面选择性引入氢原子,形成部分或完全饱和的碳氢结构。这种改性不仅能调控石墨烯的电子性质(如打开带隙),还能增强其化学活性,在传感器、储能器件和半导体领域具有广阔应用前景!
跟着以下步骤操作,轻松搞定模型搭建!
操作步骤详解
1. 构建单层石墨烯结构
首先,我们需要构建一个单层的石墨烯结构。如果你还不熟悉如何构建石墨烯,可以参考我们之前的教程。这里我们假设你已经掌握了这一步骤,直接进入下一步。

2. 构建单层石墨烯超胞(这里可以尽量大一些,方便后续选择C原子)
在Materials Studio中,打开已经构建好的单层石墨烯结构。接下来,我们需要将其扩展为一个7x7x1的超胞。具体操作如下:
在菜单栏中选择Build > Symmetry > Supercell。

在弹出的对话框中,将A、B、C 三个方向分别设置为7、7、1。

点击Create,生成5x5x1的石墨烯超胞。

3.选择氢化石墨烯的形状
按住Ctrl键,用鼠标在石墨烯表面选择特定区域的碳原子,可以构建不同形状的氢化石墨烯(圆形,长方形,三角形等)。

4. 两种后续处理方法
方法一:复制粘贴法
1)复制选中的C原子:右键→ Copy

2)创建3D Atomistic Document
在菜单栏中选择File > New,打开构建界面。

然后选中第一个3D Atomistic Document,点击OK。

3)粘贴C原子:在新创建的3D文档中,右键选择Paste。粘贴后,可能会存在一些C-C键消失的情况。

4)修复化学键:,点击Calculate Bonds 自动补键,并手动调整单双键。

5)加氢:在菜单栏中找到Adjust Hydrogen,左键点击加H,这时,就构建好了一个氢化石墨烯。

方法二:原子替换法(适合进阶)
1)修改选中的C原子为N原子
在右侧 Properties 工具栏中,找到 Atom > Element Symbol。

点击“C”,会变成可编辑状态,将C 改为 N,然后按下回车键。此时,选中的C原子将被替换为N原子。

2)选择剩余C原子:按住Alt键 + 点击任意C原子,选中其他所有C

3)删除多余的C原子:右键选择 Delete,删掉选择的C。

4)将N原子改回C原子:选中N原子,在Properties中改回C。

5)加氢:在菜单栏中找到Adjust Hydrogen,左键点击加H,这时,就构建好了一个氢化石墨烯。

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