文 献 综 述
摘 要：本文通过介绍材料模拟技术的发展，阐述了Materials Studio材料模拟软件的主要模块功能和应用范围，总结了MS软件在研究二维材料中的应用，概述了钙钛矿材料的结构特性及其研究及应用，为钙钛矿材料的设计及性能预测提供方法和理论指导。
关键词：材料模拟技术；Materials Studio；二维材料；钙钛矿材料
1 材料模拟技术的发展
现代数值计算方法的产生源于电子计算机，并且是在计算机的促进下不断发展的。而随着计算机在材料模拟方向的不断发展，考虑应用其对新物质、新材料进行预测与设计，而这一工作的首要问题就是计算机模拟方法的灵活运用。计算机模拟针对的是一个复杂真实系统或模拟设计研制的系统，以期利用计算机方法建立系统抽象的数学模型，然后计算机程序实现这个模型。其实质就是通过建立与某种自然现象或过程相似的模型，以便间接研究原有规律性的科学方法。我们只需要在进行建模或是求解过程时输入相关的参数或者边界条件，从而进行各类操作和模拟实验，以便研究该系统的特征和演化情况。
通过材料科学的研究进展和现状，可以看出应用计算机技术、数值模拟与预测方法在材料科学与工程领域取得了一系列突破成就，使其在近年来发展成为一个新兴的跨学科分支，即“材料计算学”[1]。其中心思想是基于量子力学、量子化学的相关理论与研究，以求解薛定谔方程为指导，融合材料、物理、计算机科学、数学、化学以及机械工程等各方面的相关理论，以便将过去只能通过实验，或者难以通过实验，甚至无法通过实验进行验证的结果转变为理论的推导和计算，使材料科学研究从半经验定性描述逐渐进入定量预测控制的阶段[2,3]。
2 Materials Studio材料模拟软件
Materials Studio作为Accelrys公司开发的最强大的材料模拟计算软件，可用于构建三维结构模型，并可深入研究各种晶体、聚合物等材料的性质。它是一个模块化的环境，不同模块对应于不同的计算任务，它们可以提供各种模拟环境，针对性地解决结构确定、性质预测等问题，具有丰富的功能。在构件材料结构模型并计算电子结构、态密度和光谱时，主要使用的是Materials Visualizer、Reflex、CASTEP三大模块[4]。
Materials Visualizer是MS软件的核心模块，提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品[5]。
CASTEP模块适用于模拟固体、界面和表面特性，可研究陶瓷、半导体、矿物、金属、沸石等材料，应用于表面化学、态密度和能带结构及光学属性研究，适用于固体物理、材料科学、化工等领域，可以缩短研究周期并节省成本。
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