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'Materials-Studio培训学习教程资料 1.建立一个新文件夹D:MSteachclass12.运行MaterialsStudio，生成名称为Myquickstart的Project或从运行菜单中运行：所有程序AccelrysMaterialsStudio4.4MaterialsStudio生成一个Project目的:介绍MaterialsStudio中project概念模块:MaterialsVisualizer在桌面双击快捷方式 选择此文件夹存放数据生成了名称为MyQuickstart的Project写入Myquickstart这样就产生了新的MaterialsStudioproject，开始了MaterialsStudio运行 这个3DViewer显示通常的zeoliteTheta-1单胞。文件TON.xsd是ProjectExplorer中Myquickstartproject的一部分。注意文件的扩展名已由.msi变为.xsd，这是3D结构的XML-basednativeMaterialsStudio格式。msi? 2.调整显示方式在3DViewer上按右键，出右键菜单，选DisplayStyle，DisplayStyle对话框中的各选项的意义如下：Atom栏：DisplayStyle:Line：线状模型。Stick：棍状模型。Ballandstick：球棍模型。CPK：球堆砌模型。Polyhedron：多面体堆积模型（晶体）。Atom栏：用Line、Stick、Ballandstick、CPK和Polyhedrondisplaystyles显示zeoliteTheta-1的结构。最后将显示方式改为CPK。LineStickBallandstickCPKPolyhedron Lattice栏：Displaystyle:显示单个晶胞或者原胞。Range：显示在X、Y、Z方向上晶胞的数量。Lattice:显示晶胞边界的风格。用None、Dashedline、Line和Stickstyles显示zeoliteTheta-1的结构。注意3DViewer边框的变化。将显示固定在Line。NoneDashedlineLineStick Lighting*将箭头移到右上方，关闭Lighting对话框。*打开DisplayStyle对话框，在Atomtab中，选Ballandstick。关闭对话框。球上的箭头指示光的照射方向。将鼠标移到球上，鼠标变成手形，按左键，拖动球，改变光的照射方向。在TON.xsd的3DViewer上单击右键，选择Lighting选项，该选项将指定加光情况。在此选项卡内可以设定三个光源，并改变光源的照射位置（照射位置用箭头显示）。 3.改变3D结构的视图Rotate:旋转结构视图。使用三键鼠标，右键是旋转操作。Zoom:向上或者右侧拖动可以增大所选结构的视图；向下或者向左侧拖动会缩小所选结构的视图。使用三键鼠标，也可用鼠标上的滚轮进行3D结构的放大、缩小。Translation:将结构沿着不同的方向平移。对于三键鼠标来说，左键执行所选操作，右键则是旋转操作，同时按下左健和右键则会完成缩放操作。此外还可以将键盘和鼠标联用来完成上述操作。以下操作将改变3D结构的位置：FittoView:根据窗口的尺寸，为3D结构选择合适的大小。Recenter:将结构放置到窗口的中心，结构大小不变。若选中一个原子，则将此原子移到窗口的中心，整体3D结构不变。ResetView:将结构放置到窗口中原来的位置，并恢复原有大小。通过选择相应的工具并在3D结构上拖动来改变结构视图。可以使用3DViewer工具栏上的工具来改变3D视图。3DViewer工具栏 4.选择不同的对象：如原子或键3DViewerSelectionMode按钮在3DView工具栏上选择3DViewerSelectionMode，并通过单击原子、键来选择相应的对象。单击*按住鼠标左键，沿斜线托拽，可以选择一定区域内的所有对象，包括原子和键。*单击一个键，此键的颜色改变，说明被选中。*在TON结构上单击选中的原子，此原子颜色改变，说明被选中。此区域的原子和键都被选中键被选中原子被选中*在结构中的某个原子或键上双击鼠标可以选择整个结构。*在3DViewer上无TON结构的地方单击或双击鼠标，则取消对象的选择。*需要将结构保存为project的一部分时，单击3DViewer的，再按Yes按钮。*File/SaveProject，Windows/CloseAll 引言化学家不得不每天处理大量的小分子和化学中间体。快速生成该类分子对于每一个分子建模环境都是非常重要的。苯甲酰胺分子就是这样一种小分子，在下边我们将以该分子作为例子，进行研究工作。1.生成新的3D文档2.设置球棍模型为默认显示方式3.绘制分子环和原子链4.绘制氧原子5.编辑原子类型编辑键的类型7.添加氢原子并调整分子结构8.将分子的凯库勒(Kekulé)式转化为共轭结构(resonantbondrepresentation)Tomonitorandadjustdistances三.绘制苯甲酰胺分子目的:介绍MaterialsVisualizer中的绘图工具sketchingtools模块:MaterialsVisualizer前提:已生成一个ProjectBenzamide(苯甲酰胺)分子 下面建造苯甲酰胺结构：1.生成新的3D文档在菜单上选择File/New，并且选择3DAtomistic后单击OK。此时文件名称出现在左侧的ProjectExplorer中，名称为3DAtomistic.xsd，在其上单击鼠标右键，选择Rename，将名称改为my-benzamide。选择File/Save或单击工具栏上的Savebutton。这样就在myquickstartproject中建立了新的my_benzamide.xsd3D文件。 2.设置球棍模型为默认显示方式从菜单栏中选择Modify/DefaultAtomStyle，打开DefaultAtomStyle对话框。在DisplayStyle中选择Ballandstick。单击Closebutton关闭DefaultAtomStyle对话框。这样在本project中，默认显示方式被设置为ballandstick。 此时按下ALTkey，单击鼠标左键，则出现一个具有withresonantbonds的芳香环(aromaticring)。在绘图工具栏(Sketchtoolbar)上单击SketchRing按钮，松开，然后鼠标移动到3D文档中。这时鼠标看起来象一只铅笔，其右侧的数字表示将要绘制的环上的原子数(可以在键盘上按下数字键3-8来改变环的大小）。这里键入6，在3DViewer上单击左键，则出现一个六边形的碳环。Sketchtoolbar3.绘制分子环和原子链 SketchAtom按钮可以画任意元素的原子，默认画碳原子。下面要将双碳原子侧链接到环上。在绘图工具栏(Sketchtoolbar)上单击SketchAtom按钮，松开，然后鼠标移动到环的3D文档中，这时鼠标看起来象一只“铅笔”。将“铅笔”移到环的一个碳原子上，这个碳原子变蓝。左键单击此碳原子，将键连接到该原子上。移动“铅笔”并在3D的合适位置单击左键，设置另一个碳原子。键自动加在此碳原子与环之间。将“铅笔”移到另一位置，双击左键，又画出一个碳原子。这样就作出了连到碳环上的一个双碳原子链。另一种终止链延续的方法：在3D的某一合适位置单击左键，画出最后一个碳原子，然后按一下键盘上的ESC键即可。化学键自动加在新画的碳原子之间。注意，对错误操作，可用工具栏上的Undo按钮取消。 4.绘制氧原子单击，则激活。在其下拉选项中，选择Oxygen。将鼠标移到侧链的第一个碳原子上，这个碳原子变蓝。左键单击此碳原子，将键连接到该原子上。移动鼠标并在3D的合适位置双击左键，这样设置了一个氧原子，终止了链的延续。在3DViewer工具栏上，单击3DViewerSelectionMode按钮  。如果3DViewer工具栏没有出现，在View/Toolbars中选3DViewer即可。现在处于原子和键的选择模式(selectionmode)。 5.编辑原子类型左键单击侧链的终端碳原子，选中后此碳原子变为黄色，Sketch工具栏中ModifyElement按钮被激活。一般选中某个原子后，在Modify菜单下的ModifyElement中选择Oxygen或其它原子来改变原子类型。NC点击ModifyElement按钮  右侧的箭头，在下拉选项中选择Nitrogen，则碳原子变为氮原子。在3DViewer的任意位置点击左键，取消原子选择。 总之，首先选择两个原子之间的键，然后在Sketch工具栏上的ModifyBondType按钮来改变键的类型，同样的选项也可以在Modify菜单下的ModifyBondType中找到。如果要选择多个原子或键，请按下Shift后再进行选择。如要取消选择，请在结构外单击鼠标左键。*在3DViewer结构外的任意处单击左键，取消选择。6.编辑键的类型*按住SHIFTkey，交替单击环上的三个键。如图，这样就选中了四个键：3个C-Cbonds和一个C-Obond。*点击ModifyBondType按钮    右侧的三角，在下拉选项中选择DoubleBond。四个选中的键都成了双键。*在3DViewer上，单击C-Obond，键变成黄色，表明已经选中。ModifyBondType按钮同时激活。 7.调整氢原子并进行整理这样调整过的几何结构中，分子的键、键角和扭转角都会变得具有化学合理性。可以通过程序自动加氢而不需要单独的为每个原子加上合适的氢原子。*在Sketch工具栏上，单击AutoHydrogen按钮，为结构加入适当数目的氢原子。*按下Sketch工具栏上的Clean按钮，修正分子的几何结构。的 8.将分子的凯库勒式转化为共轭结构*单击Calculate按钮。则苯基环的成键显示为resonantbondingrepresentation。*单击关闭按钮，关闭BondCalculation对话框。MaterialsStudio的BondCalculation工具很方便地进行Kekulé和resonant两种bondingrepresentation之间的转换(在共轭结构和凯库勒式之间进行转化)。*选择Build/Bonds，打开BondCalculation对话框。*在BondingScheme栏中的选项部分，确定Convertrepresentationto被选中，并在右侧的下拉菜单中选择Resonant(默认为Kekule结构)。*选择Edit|UndoCalculateBonds或单击Undo按钮，苯基环的成键恢复为Kekulé表示。resonantKekulé 说明：*Kekulé结构为早期对苯环成键的认识，但不便结构拓扑。Resonant结构表示了成键电子离域，是人们对苯环结构的更实际的认识。*可以用Undo按钮右侧的箭头进行多步恢复。作业1：指出哪门课讲到Kekulé结构？哪门课讲到Resonant结构？ 9.监控和调整原子间距离Measure/Changetool在MSStudio中，可以使用绘图工具栏(Sketchtoolbar)中的Measure/Change工具，对任意结构中的原子间距、键角和扭转角进行监控和调整。*移动鼠标到O原子上，O原子变蓝后，单击鼠标左键，O原子上出现十字叉丝。*移动鼠标到与O原子相连的C原子上，C原子变蓝后，单击鼠标左键，这时这两个原子之间的距离会显示出来，数值为红色，单位为Ångstroms。*点击Measure/Change右侧的选择箭头，在下拉菜单中选中Distance。 *3DViewer图上，鼠标右侧有标识。原子间距离显示为红色。在分子外合适的地方，按住鼠标左键，向上移动鼠标，则C-O伸长。长至0.999时停下。点击Clean按钮，键长由0.999变回0.511。对于成键原子(或者完全不相关原子)，可以通过在窗口中按住鼠标左键进行拖动来改变相互之间距离（第一个选中的原子将会被固定）。角度和扭转角的操作同上。拉伸*点击3DViewer上的RotationMode，旋转分子模型，从不同角度观察。注意，表示C－O原子间距的的数字已由红色改变为绿色－inactive，不能拉伸键长。 *可以用MaterialsStudio窗口左侧的PropertiesExplorer看分子的信息 说明：完成分子建模后，就可以使用View|Explorers|PropertiesExplore来查看所构造分子的信息了。PropertiesExplore可以自动显示所选对象的性质，包括原子、键、分子以及距离、角度和扭转角等。可以在相应条目上双击鼠标左键进行改动，改变后的变化会出现在结构上。在benzamide分子上单击某个原子或键，选中(颜色变黄)，则PropertiesExplorer自动显示选中对象的性质。可以对选中对象的性质进行编辑。如单击C－O键，此键变黄色。在PropertiesExplorer中，双击BondType，打开EditBondType对话框。点击选择箭头，出现下拉菜单，在其中选择Double,然后点击OK按钮，则单键变为双键，这是正确的。选择File/Save或单击工具栏上的Save按钮    ，这样就在myquickstartproject中保存了my_benzamide.xsd3D文件。关闭3Dview。 四.观察并且处理研究表格文档目的：介绍MaterialsStudio中研究表格(studytables)的概念。模块：MaterialsVisualizer前提：已建立一个project引言Studytables是MaterialsStudio工作流中的重要的一部分，这些文档(.sdf)都会以电子数据表的形式显示，包括了数学表达赋值和对已有化学数据的控制。其中每一个单元格都可以包含字符串、3D分子模型和图表。这一部分告诉使用者如何打开studytable，输入分子结构，计算输入分子的一些基本性质。内容1.打开一个新的研究表格文档2.将分子模型输入到研究表格中3.在研究表格中观察分子结构4.从ProjectExplorer中插入分子模型5.研究表格支持的其它文件格式6.基本描述符的计算7.处理研究表格中的数据 1.打开一个新的研究表格文档从File菜单中选择New，单击New打开NewDocument对话框，选择StudyTable，单击OK按钮。或者在常规工具栏上选择New，甚至可以在Project对话框上单击右键选择New。出现新建的studytable文件以电子数据表的形式，显示在StudyTableViewer上。下面介绍如何在表中插入分子。 2.将分子模型输入到研究表格中从Edit菜单中选择InsertFrom，单击InsertFrom，打开InsertIntoActiveDocument对话框。双击Structures，显示出不同类型的物质。在origanics上双击，打开有机物文件夹，按住shift，左键点击所有.msi文件，都选中。然后单击Insert按钮，将选中的有机分子插入到studytable中。1.Edit/InsertFrom2.单击InsertFrom，双击Structures。3.双击origanics5.按住shift，左键点击所有.msi文件，全选。4.显示有机物 3.在研究表格中观察分子结构表格的列A中包括了分子的名称和3D结构文件图标，可以通过简单的双击该图标观察分子结构。双击包含135benz的单元格，出现135benz的结构。双击 可以操纵该3D结构，例如编辑、缩放、平移、旋转等。将苯环上的一个H原子改为甲基。左键单击三个H原子中的一个，颜色变黄，表示已选中。点击ModifyElement按钮的选择箭头，下拉菜单中有不同的元素，选择C，这样苯环上的H原子就变成了C原子。H原子就变成了C原子单击AdjustHydrogen按钮，将3个H原子加到新的C上；单击Clean按钮，初调结构。单击CommitEditToStudyTable按钮，然后用关闭StudyTableDetailView。 4.从ProjectExplorer中插入分子模型分子模型建好后，可以将其插入到研究表格中。如将前面作好的my-benzamide分子插入研究表格，过程如下：在ProjectExplorer中单击研究表格，使其成为当前文档，然后在要插入的my-benzamide文件名上单击右键，选择InsertInto。则建好的分子结构插入到表格的最后一行中。在研究表格中双击my-benzamide，则出现其3D结构。 6.基本描述符的计算研究表格的顶头一行，包含了列标A、B等单元格，被称为列头。第二行，包含了对该列内容的描述，例如“Structure”，被称为列描述。当计算完多个模型的性质之后，其值会出现在研究表格中。例如，在研究表格中双击，则出现my-benzamide的3D结构。然后在Model按钮右侧的下拉选项中，单击QSARJob…，设置见右图，用本地机计算。5.研究表格支持的其它文件格式研究表格也支持3D周期体系，如晶体和无定型晶胞结构；支持图表文件、轨迹文件(.xtd)文件的输入，轨迹文件的每一个桢都会放置到研究表格的一行上。注意：研究表格不支持Mesoscale文件。 然后在按钮右侧的下拉选项中，单击的Model。在出现的对话框中，选择Output列的ElementCount；按下Ctrl键，再选择Atomcount。注意：进行ElementCount计算时默认选项为计算分子中碳原子的数量，要改变默认，可双击ElementCount条目，也可单击对话框右上角的EditModel按钮，在弹出的对话框中，打开Input部分，选择要计算的元素；类似的操作对于其他计算同样有效。这里选O原子。Save后，关闭此对话框。 如图，排列激活顺序。否则Run是灰色的，处于非激活状态。单击Run按钮，几秒钟后出现任务完成信息，点击上面的OK，再关闭对话框。132 计算结果出现在D、E两列中，显示my-benzamide分子共有16个原子，其中1个是O原子。 利用研究表格，可以同时计算A列中所有的结构。选择列A（单击研究表格上的A，整个列变成蓝色，表示被选中，任何时候都可以使用Esc键取消选择）。在所有3D文件都被选中的情况下，单击QSARModels工具栏的Model按钮，在出现的对话框中，选择Output列的ElementCount；按下Ctrl键，再选择Atomcount。 双击ElementCount条目，也可单击对话框右上角的EditModel按钮，在弹出的对话框中，打开Input部分，选择C原子，恢复默认（进行ElementCount计算时默认选项为计算分子中碳原子的数量）。Save后，关闭此对话框。单击Run按钮，几秒钟后出现任务完成信息，点击上面的OK，再关闭对话框。 计算结果出现在B、C两列中，分别显示各个分子中的原子数和其中的碳原子数。如果计算前B、C列已存在，则显示结果的列顺延为D、E。 7.处理研究表格中的数据左键单击B，选择列B。选择StudyTableViewer工具栏上的FilterSelection按钮，则只有列B被显示，其它部分都被去除。此方法适合于表格内数据非常多的情形，使用此方法可以清楚地看到所需要的内容。此命令对于某行来说同样有效。 如果工具栏中没有，则用下面步骤显示StudyTableViewer工具条。 恢复filtering前的StudyTable：单击FilterSelection按钮右侧的选择箭头，在下拉菜单中选择ShowAll，所有的数据都恢复了。 选中StudyTable表的B列,单击SortAscending按钮，则数据按原子数上升的方式排列。 选中StudyTable表的B列,单击QuickPlot按钮，则表中的数据以图的方式显示（.xcd文件）。这就是将相关性质对行数作图。 选中C列，如图，按右键，增加一列D。 选中空的D列,单击DefineFunction按钮，弹出DefineFunction对话框。在Expression文本框中，写入C/B。Name栏中，写入Ratio。在Description栏中，写入Fractionofcarbon。单击OK按钮。说明，这里是自定义函数，具体过程类似于微软Excel中的函数功能。 D列是每个分子中C原子的比例。选择Window/CloseAll关闭窗口保存时选YestoAll。 五.处理分子晶体：尿素目的:介绍晶体建模工具模块:MaterialsVisualizer前提:已有一个project引言在工业制造过程的某些阶段，医药、农药、色素、染料、专用化合物以及爆炸物等都是晶体材料。对这些材料进行模拟，可以扩展我们对它们的认识，最终帮助我们控制其性质，例如溶解性、储藏期限、形态、生物药效率、颜色、抗震性、气压和密度等。在本练习中，我们将使用尿素作为一个简单的例子进行分子晶体材料的模拟。内容1.打开分子晶体文档2.计算氢键3.调整晶胞显示的范围4.改变晶胞显示风格5.检查urea晶体中氢键的连接 1.打开分子晶体文档*File/Import，打开输入结构对话框。*Examples/Documents/3DModel/urea.msi，单击Import按钮，输入urea晶体的晶胞结构。*注意，文件由.msi改为.xsd。2765431 计算完成后，氢键以蓝色的虚线显示。2.计算氢键*从菜单中选择Build/HydrogenBonds，该操作会打开氢键计算对话框。*注意，你可以使用不同的方案和键几何参数来计算氢键，可以产生并保存自己的方案。*在这里，我们将使用默认的设置，单击Calculate按钮。*注意，该计算也可以在AtomandBond工具栏上，使用CalculateHydrogenBond按钮来进行计算。*单击，关闭HydrogenBondCalculation对话框。1234作业2：什么是氢键？ 3.调整晶胞显示的范围在urea的3Dviewer上单击右键，在快捷菜单中打开DisplayStyle对话框，点击Lattice栏，将Display部分沿X、Y、Z轴方向的最大晶胞数（Max）改为2.0。那么现在我们就可以得到一个2x2x2的尿素晶体了，更清楚地看到氢键。321 4.改变晶胞显示风格在Lattice栏中，选择None，关闭对话框，将去除晶胞边界线。 5.检查urea晶体中氢键的连接*单击ResetView按钮，然后使用键盘上的上、下、左、右键，按照45°为单位旋转晶胞，观测氢键网络。*也可在urea3Dviewer上按右键，或用连续旋转晶胞。*用关闭urea.xsd，按save保存。Upkey 六.构造－石英晶体目的:介绍晶体建模工具模块:MaterialsVisualizer前提:已有一个project引言对无机晶体材料进行建模是一个重要的领域，特别是对于有关的应用，例如多相催化剂的设计（如沸石催化剂），在石油、天然气探测中的矿物采样分析等。本教案通过构造－石英晶体，介绍一些MaterialsStudio晶体建模的功能。内容1.建立－石英晶体2.加入硅原子和氧原子3.对比－石英晶体结构的两种版本 1.建立－石英晶体*File/New...，在出现的对话框中，选3DAtomistic，然后单击OK按钮，打开一个新的3DViewer。*在ProjectExplorer中，新的3DViewer是3DAtomistic.xsd。选中3DAtomistic.xsd，按右键，选择Rename，键入my_quartz_alpha，按ENTER完成命名。162354 *选择File/Save，这样就在myquickstartproject中建立了一个名为my_quartz_alpha.xsd的3DAtomistic文档。*在新建的my_quartz_alpha.xsd3D文档中，从Build菜单选择Crystal下的BuildCrystal...，打开相关的晶体模建对话框。在SpaceGroup栏中，选择EnterGroup，输入P3221，并且按下Tab键进行确认。也可以从下拉菜单中选择该空间群；如果你知道该空间群的序号，也可以直接输入该序号。*在LatticeParamenters栏中，在相应的地方输入Alpha石英的晶胞参数a和c，a=4.910Å，c=5.402Å。注意，一旦选中了空间群，那么相应的晶胞参数b,α,β,和γ就会依据群的限制，被自动设定。*按下Build按钮，一个空的晶胞就会出现在文档中，关闭对话框。 12345687910空晶胞 2.加入硅原子和氧原子由于已经定义好了晶体的对称性，只需要加入一个硅原子和一个氧原子，那么根据对称操作，会产生整个晶体的相应原子。从Build菜单中选择AddAtom。此选项会打开AddAtom对话框，也可以在AtomandBond工具栏上单击AddAtoms按钮，打开AddAtom对话框。进入Options栏，确认Testforbondsasatomsarecreated被选中。当该选项被选中的时候，MaterialsStudio会在晶体建造过程中，自动产生相应的键。MaterialsStudio也有一个通用的BondCalculation工具，可以从Build菜单中调用，该工具允许你选择、编辑并定义最佳的成健方案。在本例中，默认值就已经足够了。仍然在Options栏中，确认CoordinatieSystem是Fractional。12打开AddAtom对话框 进入到Atoms栏中，从Element下拉菜单中选择Si，并输入相应的a、b、c数据。a=0.480781,b=0.480781,c=0.0。Si原子和其对称原子加入到晶胞内。123465 同样的，我们可以加入氧原子。氧原子的参数为a=0.150179，b=0.414589，c=0.116499。氧原子和其对称原子加入到晶胞内，程序会自动计算并加入相关的键。3214321原子加入后检查晶体对称性，序号没变，正确。若原子的分数坐标有误，对称性改变。 25431763.对比－石英晶体结构的两种版本下面对比MaterialsStudio结构数据库中的Alpha石英晶体和自构造的Alpha石英晶体。按下列路径输入数据库中的Alpha石英晶体，File/Import.../Examples/Documents/3DModel/quartz_alpha.msi，单击import按钮。ProjectExplorer中出现quartz_alpha.xsd文档。 *按住Ctrl键，选中所有的O原子。在quartz_alpha.xsd的3DViewer上单击右键，选中DisplayStyle，将O原子的颜色改为*同样，按住Ctrl键，选中所有的Si原子。在quartz_alpha.xsd的3DViewer上单击右键，选中DisplayStyle，将Si原子的颜色改为*从Windows菜单中选择TileVertically将两个结构横向平铺。转动方向，使二者取向尽可能相近，以便比较结构。由右图可见，晶胞外有O原子。*在my_quartz_alpha.xsd上打开DisplayStyle，在Lattice栏中，从Style下拉菜单中选择In-Cell，则晶胞外的原子都会被去除，两个结构现在都以同一格式显示。注意：也可以使用Build菜单下的Crystal的Rebuild命令来进行。 *MaterialsStudio提供了3DAtomisticCollectiondocuments，在这样的文件中，可以显示几组原子或分子，组与组之间无作用。用于晶体与晶体之间、分子与分子之间结构的比较。*File/New...打开NewDocument对话框，选中3DAtomisticCollection，单击OK按钮。 *在ProjectExplorer中，选中my_quartz_alpha.xsd，单击右键，选择InsertInto。则my_quartz_alpha.xsd结构出现在3DAtomisticCollection.xod中。对quartz_alpha.xsd重复此操作。这样my_quartz_alpha.xsd和quartz_alpha.xsd两个结构都出现在3DAtomisticCollection.xod中。*在3DAtomisticCollection.xod中，可用键盘上的上、下、左、右键转动这个重叠结构，从多个角度观察二者是否重合。由下图可见，两个版本的结构一致。 *同样，将my_quartz_alpha.xsd和TON.xsd两个结构都放在3DAtomisticCollection.xod中。由下图可以看出，二者结构不重合。*保存文件File/SaveProject关闭窗口Window/CloseAll 七.建造聚甲基丙烯酸甲酯目的:介绍聚合物建模工具模块:MaterialsVisualizer前提:已有一个project引言聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种重要的商业热塑性材料，在玻璃、上光等行业有重要应用。生产上通常使用过氧化物(或含氮的前驱物），或者通过加热、光化学引发，通过甲基丙烯酸甲酯自由基的聚合反应，合成聚甲基丙烯酸甲酯。在这个例子中，将使用MS的聚合物建模工具来构造全同立构PMMA的20个基体，进而进行结构和性质的模拟和研究。注意MSModeling允许构造均聚物(homopolymers)、嵌段共聚物(blockcopolymers)、无规共聚物(randomcopolymers)和多分叉枝晶聚合物(dendrimers)。内容1.构造全同立构PMMA2.选择并且标记一个单独的重复单元3.研究结构 1.构造全同立构PMMA*选择Build菜单中BuildPolymers下的Homopolymer。均聚物对话框出现。*在Polymerize栏单击Library下拉菜单，找到acrylates。在RepeatUnit下拉菜单选择methyl_methacrylate，*现在检查Tacticity下拉菜单。注意：在立构规正度(Tacticity)中包括了等规立构(Isotactic)、间规立构(Syndiotactic)和无规异构(Atactic)三种。此时选择等规立构(Isoactic)。*接下来在ChainLength中输入20。 *在Advanced栏中，将Torsion设定为60。现在已经在软件中设置好了参数，可以构造一个具有20个重复单元的全同PMMA分子。单击Build就可以产生一个新的Polymethyl_methacrylate.xsd文档，其中包括了20元PMMA聚合分子。*按下Sketch工具栏上的Clean按钮，将获得更合理的几何结构。一般地，需要更进一步的几何优化，例如使用Forcite模块中的能量最小化功能。 2.选择并且标记一个单独的重复单元*在3D视窗上单击鼠标右键，出现快捷菜单，选中SelectRepeatUnitmethyl_methacrylate选项。单个的甲基异丁烯酸盐分子以黄色高亮显示。*同前，首先改变结构的显示方式，将其设定为线状模型。*单击PMMA分子上的任意一个原子(需要使用Zoom功能以方便操作)，选中原子以黄色高亮显示。 *在DisplayStyle对话框的Atom栏中，选择BallandStick，关闭对话框。单个选中的聚甲基丙烯酸甲酯分子重复单元以球棍模型显示。*保持单个重复单元在选中状态，在3DViewer的空白区域单击右键，选择Label，则标记对话框打开。*在ObjectType下拉菜单中，选择RepeatUnit。*在Properties区域，选择Name。*在对话框的Font部分，将字体的大小改变为24。*颜色选为Green。*单击Apply。在Polymethyl_methacrylate.xsd的3Dview上双击左键，则重复单元不被选中。可以看到重复单元的名称被加入到了所选单元上。 3.研究结构重复单元取消选择后，在窗口中使用平移、旋转等按钮来观察结构。用关闭Polymethyl_methacrylate.xsd，单击Yes保存文件。 现在你已经产生了你的第一个Project文件。在ProjectExplorer中单击某一个文件，该文件会在主窗口上打开。可以在Windows菜单中选择不同的排列方式，观察并比较不同的文件。最后从File菜单中选择SaveProject。要退出MSModeling，请从File菜单选择Exit。目的:说明如何保存文件并关闭projects。模块:MaterialsVisualizer前提:已有一个project 八.保存Project并结束现在你已经产生了你的第一个Project文件。1.保存Project在ProjectExplorer中逐个双击以下文件：my_benzamide.xsd、urea.xsd、my_quartz_alpha.xsd、Polymethyl_methacrylate.xsd，这些文件会在主窗口上打开。选择Window/TileHorizontally，四个文件的3Dviews在主窗口中平铺开。选择File/SaveProject。这样project的设置和全部文件都保存在myquickstart中。现在可以去产生新的project，或调用已有的project，也可退出MaterialsStudio。2.要退出MSModeling，请从File菜单选择Exit。 给原子加标记1.选中一个原子2.在3Dviewer上按右键，选择label，打开对话框。在Customtext中输入原子的名称Al，在Color中可改变Al的颜色。按Apply，如图，Al出现在选中的原子上。 3.再选中一个原子，在Customtext中输入原子的名称O，按Apply，如图，O出现在选中的原子上。4.关闭label对话框，原子已标记好。 第四章资本积累及其历史趋势77 教学安排内容目标资本主义再生产和资本积累资本再生产和资本积累的基本原理资本有机构成和相对过剩人口资本有机构成及其变化趋势、相对过剩人口资本主义积累的一般规律和历史趋势资本积累的一般规律、资本积累的历史作用和历史趋势78 第一节资本主义再生产和资本积累一．社会再生产过程1．一个社会任何时候都不能停止消费，因而也就不能停止生产。生产是一个循环往复又不断创新的过程，上一次生产过程的结束，意味着下一次生产过程的开始。这种不断重复、不断更新的生产过程，被称为是社会再生产过程。79 2．任何社会再生产都包括两方面的内容，一方面是物质资料再生产，另一方面又是生产关系再生产。社会再生产，是物质资料再生产和生产关系再生产的统一。资本主义再生产，是物质资料再生产和资本主义生产关系再生产的统一。3．再生产从其规模上考察，分为简单再生产和扩大再生产。（1）简单再生产，是指维持原有生产规模的再生产。也就是说，生产出来的产品只够补偿在生产中消耗掉的生产资料和生活资料。80 （2）扩大再生产，是指生产规模在原有基础上扩大了的再生产。也就是说，生产出来的产品，除了能够补偿在生产中消耗掉的生产资料和生活资料之外，还有多余的物质资料可以投入到生产中去，从而使原有生产规模扩大。（3）简单再生产是扩大再生产的基础和出发点，是扩大再生产重要的组成部分。扩大再生产是简单再生产的进一步发展。81 二．资本主义简单再生产1．资本主义简单再生产，是指资本家将剩余价值全部用于个人消费，而在原有规模上重复进行的再生产。2．资本主义再生产的特征是扩大再生产。但分析资本主义再生产，必须从简单再生产开始。其原因在于简单再生产的重复进行和其连续性，会呈现出资本一次孤立的生产过程所看不到的新特征。82 （1）资本家购买劳动力所用的可变资本是工人自己创造出来的。（2）资本家手中的全部资本都是工人创造的。（3）工人的消费是资本主义再生产的必要条件。资本主义再生产是物质资料再生产和资本主义生产关系再生产的统一。三．资本主义扩大再生产83 1．资本主义扩大再生产，是指资本家把工人创造的剩余价值一部分转化为追加资本，用来购买更多的生产资料、雇佣更多的劳动力，使生产在扩大的规模上重复进行。2．资本主义扩大再生产的特点。（1）用于扩大再生产的追加资本，从一开始就全部是资本化的剩余价值。（2）用于扩大再生产的追加资本，不仅是剥削工人创造的剩余价值的结果，而且是扩大占有更多的剩余价值的手段。84 （3）劳动力买卖的真实内容，是资本家用不等价物来占有工人的一部分劳动，以便占有更大量的工人的活劳动。四．资本积累1、资本积累是剩余价值的资本化。（1）资本积累的实质，是资本家利用占有的剩余价值作为追加资本，扩大再生产规模，以便获得更多的剩余价值。85 （2）资本积累是扩大再生产的重要源泉，扩大再生产是资本积累的必然结果。2．扩大再生产是资本主义再生产的特征（资本积累的原因）。（1）资本追求价值增殖即剩余价值，是资本主义生产的直接目的和内在动力。为了实现扩大再生产，资本家必须将剩余价值更多地用于积累。86 （2）竞争是扩大再生产的外在压力。竞争使得资本主义生产方式的内在规律，作为外在的强制规律支配着每一个资本家。在激烈的竞争中，资本规模的大小，往往是决定胜负的重要条件之一。3、影响资本积累的主要因素。资本积累首先取决于剩余价值分割为积累基金和消费基金的比例。其次，资本积累的量取决于剩余价值的绝对量。一切能够决定剩余价值量的因素，都是影响资本积累量的因素。87 （1）对劳动力的剥削程度。对劳动力的剥削程度越高，同量资本获得的剩余价值量就越多，资本积累量就越多。（2）社会劳动生产率水平。劳动生产率的提高，会使原有资本和追加资本以更集约的方式被使用而发挥更大的效率，从而带来更多的剩余价值，特别是相对剩余价值，资本积累的数量也会随之增加。88 （3）所用资本与所费资本差额的扩大。所用资本是指生产过程中占用和全部发挥作用的资本，所费资本是指在生产过程中逐渐转移和实际消耗掉的资本。两者的差额表明，劳动资料在其使用过程中，价值的一部分虽已转移，但实物形式仍然可以发挥原有的作用。两者差额的扩大，所用资本中没有转移的部分能够在更长时间内为资本提供无偿服务。同时，固定资本折旧基金可以在更长的时间内用于资本积累和扩大再生产。89 （4）预付资本量的大小。在剩余价值率既定的情况下，剩余价值量取决于被剥削工人的人数。预付资本量的增大，可能带来可变资本的相应增加，被剥削的雇佣工人越多，剩余价值量也将越多，积累的规模也可能越大。第二节资本积累的一般规律一．资本有机构成的提高（一）扩大再生产的实现形式，分为内涵扩大再生产和外延扩大再生产90 1．内涵扩大再生产是指依靠生产要素使用效率的提高，即通过生产资料质量的提高、技术的进步和劳动生产率的提高来实现的扩大再生产。2．外延扩大再生产是指依靠扩大生产要素即生产资料和劳动力等的数量来实现的扩大再生产。3．一般来说，在生产技术水平和生产资料使用效率较低的情况下，以外延扩大再生产方式为主。随着科学技术的迅速发展和生产资料使用效率的不断提高，内涵扩大再生产会逐渐地取代外延扩大再生产而居于主导地位。91 （二）资本有机构成及其提高1．资本的构成。（1）资本的技术构成：由建立在一定技术基础上的所使用生产资料和劳动力的数量比率所决定的资本构成。资本技术构成的提高，意味着每个劳动力推动的生产资料的数量越多。（2）资本的价值构成：由一定数量的不变资本和可变资本的比率所决定的资本构成。显然，资本的价值构成由资本的技术构成所决定，但两者变化并不完全一致。92 （3）资本的有机构成：由资本的技术构成决定并反映资本技术构成变化的资本价值构成，用c：v来表示。2．资本有机构成提高是资本积累的必然趋势。（1）资本技术构成变化和提高，是资本有机构成变化和提高的基础。93 （2）资本追求剩余价值的内在动力和竞争的外在压力所引起的技术进步，既是导致资本积累的原因，也是推动资本技术构成和资本有机构成不断提高最终动因和物质技术基础。（3）资本积累的增长，使得单个资本规模扩大，为资本有机构成不断提高奠定了物质经济基础。（三）资本积聚和资本集中1．单个资本依靠本积聚和资本集中扩大自己的规模。94 （1）资本积聚是个别资本通过资本积累即剩余价值资本化来增大资本规模，从而引起生产资料和劳动力在单个资本手中的积聚。资本积聚是资本积累的必然结果。（2）资本集中是许多分散的单个互相吸引，将已经存在的规模较小的资本合并成为大资本。竞争和信用是资本集中两个最强有力的杠杆：实力强大的资本通过竞争兼并实力较弱的其他资本；通过信用这一强有力的杠杆，实现资本不同形式的联合。如，随着生产技术的进步和生产规模的扩大，股份公司越来越成为资本主义企业的主要形式。95 （3）资本集中是单个资本扩大规模的主要途径：第一，集中补充了积累的作用，使单个资本能够迅速地扩大规模，促进了生产技术的发展和进步，成为社会积累强有力的杠杆。第二，集中比积累更能加快单个资本规模扩大的速度。第三，集中在加强和加速积累的同时，使资本有机构成不断提高，造成对劳动力的需求相对减少。96 2．资本积聚和资本集中的关系。（1）资本积聚和资本集中是单个资本规模增大的两个主要途径，它们之间的区别主要表现在：第一，随着单个资本的积聚，社会资本总额也会增大。资本集中是现有资本的兼并与重组，它虽然可以使用价值单个资本规模扩大，但并不改变社会资本的总额。97 第二，资本积聚要受到社会财富(包括追加的生产资料和消费资料)绝对增长量的限制，因而增长速度较慢。资本集中只是改变现有资本的配置，不受社会财富增长绝对量的限制，可在短时间内实现资本的迅速膨胀。（2）资本积聚和资本集中的相互联系。第一，资本积聚促进资本集中的发展。伴随资本积聚，单个资本规模扩大，竞争实力相应提高，为大资本兼并中小资本，加快资本集中创造了条件。98 第二，资本集中使单个资本有条件实现企业的规模经营，促进先进技术的开发与应用，为企业赢得更多的剩余价值，促进资本积累和积聚。二．相对过剩人口与失业1．资本积聚和资本集中，促使资本主义企业生产规模不断扩大，资本有机构成不断提高，资本对劳动力的需求相对下降，工人失业，出现相对过剩人口。99 2．相对过剩人口，是指劳动力的供给量相对于资本对它的需求量，表现为过剩的劳动人口。通常指资本主义社会工人失业和半失业的状态。3．相对过剩人口的形成。（1）相对过剩人口作为一种社会现象，是由特定经济条件决定的，即伴随资本积累、资本有机构成提高的必然结果。100 （2）随着资本积累、资本有机构成的提高，可变资本在全部资本中所占比重相对下降。从而资本对劳动力的需求相对减少。虽然随着资本总额增长，资本对可变资本的需求也会增加，但增加的比例会越来越小。（3）劳动力的供给却在资本积累的进程中增加了：一是机械化的发展，产生机器排斥工人的现象，体力劳动的强度降低，使得劳动力的适用范围扩大；二是竞争使得小生产者和中小资本家破产，雇佣劳动者队伍在扩大。101 （4）工人在创造资本积累和先进技术装备的同时，也使自己变成了相对过剩人口，这就是资本主义生产方式特有的人口规律。4．相对过剩人口不仅是资本积累的产物，也是资本主义生产方式存在和发展的必要条件。（1）作为资本积累必然产物的相对过剩人口，不能被资本吸收，处于失业状态，组成产业后备军。102 （2）产业后备军队伍的存在，一方面等于是劳动力的蓄水池，资本家在扩大生产规模或创建新的生产部门时，有可能随时获得可供利用的劳动力。另一方面，资本家还可以利用产业后备军来威胁在业工人，迫使在业工人提高劳动强度和接受资本家的苛刻条件。4、相对过剩人口的三种基本形式。（1）流动的过剩人口指那些暂时找不到工作或暂时从生产过程中被排挤出来的失业人口。103 （2）潜在的过剩人口指那些在农村多少还有一小块土地，靠经营这一小块土地和打短工过着艰苦生活的人。由于城市也存在着大量失业人口，他们只能暂时留在农村。他们是补充城市雇佣劳动者的源泉。（3）停滞的过剩人口指那些没有固定职业依靠干些杂活勉强维持生活的人。他们虽然是现役劳动力的一部分，但劳动条件比一般工人更坏，生活水平则比一般工人更低。104 （4）“结构性”失业人口，即由于科学技术的进步和在生产中的应用，雇佣劳动者的技术技能无法满足资本对劳动力的需求而出现的失业人口。三．资本主义积累的一般规律（一）无产阶级的贫困化1．资本主义积累的一般规律表现为：伴随资本积累，在资产阶级一方是财富的积累，整个资产阶级财富迅速膨胀；在无产阶级一方则是贫困的积累，是无产阶级的贫困化。105 2．无产阶级的贫困化有相对贫困化和绝对贫困化两种表现形式。（1）无产阶级的相对贫困化，是指相对于资产阶级而言，无产阶级在资本主义国家全部国民收入分配中所占比重日益下降的趋势。即使在国民收入增长的情况下，工人工资总额虽然有所增长，但与资本家获得的剩余价值相比，仍然呈现下降趋势。（2）无产阶级的绝对贫困化，是指在资本主义国家，工人的经济地位有时甚至出现绝对恶化的状况。106 （二）资本主义积累的历史趋势1．马克思坚持运用历史唯物主义关于生产力和生产关系对立统一规律的原理说明：代表资本主义生产方式的新的生产力的标志，是生产资料的集中和劳动的社会化；正是资本主义社会生产力的进步和发展，决定着资本主义生产关系的产生、发展和灭亡。107 （1）由于社会生产力的发展，生产资料的积聚，劳动协作和分工进一步发展，决定资本主义社会化大生产必然代替分散的小生产，资本主义私有制必然代表个体所有制，决定了资本主义生产关系的产生。这是第一次剥夺，剥夺者剥夺直接生产者，资产者剥夺小生产者。资本主义生产关系的产生，促进了社会生产力的发展。108 （2）生产力社会化的发展，使得土地和其他生产资料进一步转化为社会共同使用即“公共”的生产资料，劳动进一步社会化，决定了资本的集中，决定了大资本必然代替小资本，决定了资本主义生产关系的发展。这是第二次剥夺，剥夺者相互剥夺，大剥夺者剥夺小剥夺者，少数大资本剥夺多数中小资本。这是资本主义生产关系在资本主义范围内部的局部调整，进一步促进了社会生产力的发展。109 （3）由于社会生产力的进一步发展，资本集中基础上的分工和协作进一步发展，劳动资料日益转化为只能共同使用的劳动资料，生产资料因由于社会劳动共同使用的生产资料而日益节省，资本主义制度的世界性和国际性也日益发展。另一方面，生产资料和社会财富迅速集中到人数不断减少的资本巨头手里，贫困和剥削程度不断加深、力量日益壮大、觉悟和组织程度日益成熟的雇佣劳动者的反抗也不断增强。110 用生产资料的集中和劳动的社会化，同它的资本主义外壳—资本主义生产关系不相容，就是通常所说的资本主义基本矛盾。这一矛盾的发展和尖锐化，决定了资本主义私有制必然为社会主义公有制所代替。这是第三次剥夺，剥夺者被剥夺，无产者剥夺资产者，人民群众剥夺少数剥夺者即资本家。2．马克思还运用唯物辩证法否定之否定原理，说明资本主义私有制必然会为社会主义公有制代替。111 资本主义私有制是对以自己劳动为基础的个人私有制的否定。这是第一次否定。资本主义自身发展的客观辩证法，造成了对资本主义私有制自身的否定。这是第二次否定，即否定之否定。“这种否定不是重新建立私有制，而是在资本主义时代的成就的基础上，也就是说，在协作和对土地及靠劳动本身生产的生产资料的共同占有的基础上，重新建立个人所有制。”即生产资料的社会主义公有制，也有人理解为生产资料的社会主义公有制基础上的消费品的个人占有制。112 （三）正确认识当代资主义1．战后，资本主义发达国家工人阶级的生活状况有了很大改善，但资本主义基本矛盾依然存在。2．战后发达国家社会保障制度的建立，确实改善了劳动人民的生活状况，缓解了资本主义社会的贫困现象和阶级矛盾。然而，在普遍富裕的同时，贫困现象依然严重，社会保障制度不能完全扭转工人阶级与资产阶级之间不平等的经济地位，不能解决资本主义的基本矛盾。113 本章要点回顾1．影响资本积累的因素。2．资本积聚和资本集中的关系。3．资本有机构成的含义。114'