【超详细教程】零基础学会用Materials Studio建模氢化石墨烯!

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。

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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)

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

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在弹出的对话框中,将ABC 三个方向分别设置为771。

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点击Create,生成5x5x1的石墨烯超胞。

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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)。

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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

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2)创建3D Atomistic Document

在菜单栏中选择File > New打开构建界面。

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然后选中第一个3D Atomistic Document,点击OK

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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。

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

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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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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。

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

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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

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3)删除多余的C原子:右键选择 Delete,删掉选择的C。

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4)N原子改回C原子:选中N原子,Properties改回C

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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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