Quantum and Catalysis Software/量子和催化模擬軟體：經由與學術界尖端研究人員共同合作，Materials Studio提供技術最先進的量子力學和半經驗式的量子模型軟體。量子模型的高準確性，協助研究人員以模擬結果驗證實驗數據並進一步推測尚未執行的實驗結果，達到加快研發進程和節省花費的目的。另一方面，量子模擬軟體從原子層級出發，輔助研究人員進一步了解，生產製程為何如此進行以及如何進行。量子模擬軟體可對分子形狀、表面附著性、化學反應路徑、能障等，進行高準確性的預測，可應用在沸石、催化劑、金屬、有機分子等的材料上。此工具可精準預測化學反應機構、材料的電性和磁性、紅外線等光學光譜，並廣泛應用在工業界的材料設計上，如：氣體分離的微孔薄膜、汽車的觸媒轉化器、高分子合成之金屬觸媒metallocene、半導體先進製程材料。
Visualization and Statistics Software/視窗介面和統計軟體：Materials Studio的視窗介面和統計功能，讓使用者可以快速篩選化合物，並模擬各種參數對物質特性的影響。化學和材料設計公司利用這些工具，了解分子結構和活性之間的關係，以期更快速地預測新研發材料的性質。舉凡新材料如：高分子、介面活性劑、無機結晶體、緩蝕劑、沸石等，都是研究的對象。
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What's New in Materials Studio 4.3
System Requirements for Materials Studio
Materials Studio includes solutions for these application areas:
(1)Analytical and Crystallization
(2)Polymers and Classical Simulation
(3)Quantum and Catalysis
(4)Visualization and Statistics
(1)Analytical and Crystallization,Analytical and Crystallization tools in Materials Studio includes:
☆ Morphology: Allows you to predict crystal morphology from the atomic structure of a crystal
☆ Motif: Allows analysis of connectivity information in molecular crystals, providing a qualitative and quantitative analysis of hydrogen bond topologies
☆ Polymorph Predictor: Predicts potential polymorphs of a given compound from the molecular structure
Polymorph是一個算法集，目的是測定晶體的低能多晶型。此方法可以與實驗衍射數據相關聯或者僅僅使用材料的化學架構來實現此目的。 晶體的多晶型可能會導致不同的性質，因此判斷哪種晶型更加穩定或者接近穩定態勢非常重要的。
☆ Reflex: Aids the determination of crystal structure and assists the interpretation of diffraction data
由晶體材料的X-ray、中子以及電子等多種粉末繞射圖譜。可以幫助確定晶體的結構，解析繞射資料並用於驗證計算和實驗結果。模擬的圖譜可以直接與實驗資料比較，並能根據結構的改變進行即時的更新，還能對模擬結構和實驗資料進行即時的比較。包括粉末衍射指標化及結構精修等工具。
☆ Reflex Plus: Assists in the determination of crystal structures from medium- to high-quality powder diffraction data
在Reflex標準功能的基礎上加入已被廣泛驗証的Powder Solve技術，提供了一套可以從高質量的粉末衍射數據確定晶體結構的完整工具。
☆ Reflex QPA: Allows the determination of the relative proportion of different phases in a mixture based on powder diffraction data
用於化學品或醫藥工業中有機或無機材料組成成分的確定。
☆ X-Cell: Provides an indexing algorithm for medium- to high-quality powder diffraction data
X-Cell可以處理粉末衍射指標化中的許多難點，如樣品含有雜質相、峰位重疊、零點偏移、極端形狀的晶胞等。
(2)Polymers and Classical Simulation,Polymers and Classical Simulation tools in Materials Studio includes:
☆ Amorphous Cell: versatile technique used to develop an understanding of molecular properties and behavior, especially for liquids and amorphous polymers
允許建立出複雜的非晶型系統模型，並對主要性質進行預測。通過觀察系統結構和性質之間的關係，可以對分子的一些重要性質有更深入的瞭解，從而設計出更好的新化合物和新配方。可以研究的性質有：內聚能密度(CED)、狀態方程行爲、鏈堆砌以及局部鏈運動等。
☆ Blends: A specialist tool to screen mixtures of polymers and solvents for use in base formualtions and process development investigations
Blends可用於預測溶劑和聚合物體系的可混合性，並且能夠很好地給出這些體系在製造過程中的穩定性。作為一個快速的篩選工具，Blends可以在縮減試驗次數的同時開發出穩定的產品配方。
☆ COMPASS: The first ab initio forcefield that has been parameterized and validated using condensed-phase properties in addition to various ab initio and empirical data for molecules in isolation
支援對固/凝材質進行原子層次計算的功能強大的力場。是第一個由固/凝態性質以及孤立分子的各種ab initio和經驗資料等參數化並驗證的ab initio力場。在大尺度的溫度、壓力範圍內，精確地預測分子系統或固/凝態系統中各種分子的結構、構型、震動以及熱物理性質。
☆ Conformers: Provides conformational search algorithms to characterize molecular conformation and flexibility, and gain insight into geometric and energetic properties
☆ Discover: An atomistic simulation program for the study of molecular systems and materials
Material Studio的計算引擎。使用分子力學和分子動力學方法，透過數種仔細推導的力場作爲基礎，可準確地計算出如最低能量構型、分子體系的結構和分子動力學軌跡等。
☆ DPD: A mesoscale simulation program used to simulate the motion of particles under various conditions
DPD (Dissipative Particle Dynamics)是先進的巨觀類比方法用於研究複雜的流體現象，包括顔料、藥物、化妝品以及藥物控制釋放等。DPD可以提供流體在平衡態、受剪切力以及受限在狹窄空腔等條件下的結構變化和動力學性質，而且研究的時間和空間尺度超越了傳統的基於原子水平的分子動力學方法，達到奈米至微米等級的尺度。
☆ Equilibria: Used by chemical engineers and technicians to solve phase equilibria problems Forcite: A molecular mechanics product for energy calculation and geometry optimization of molecules and periodic systems
可計算烴類化合物單組成系統或多組成分混合系統的相圖，也可同時得到溶解度與溫度、壓力和濃度的相關性，還可計算單組成系統的virial係數。適用領域包括石油及天然氣加工過程（如凝析氣在高壓下的性質）、石油煉製（重烴相在高壓下的性質）、氣體處理、聚烯烴反應（産物控制）、橡膠（作爲溫度和濃度的函數的不同溶劑的溶解度）等。
☆ Forcite Plus: Extends the classical simulations tools of Forcite to include molecular dynamics and analysis tools
先進的經典力學模擬工具，能夠進行能量計算、幾何優化、動力學模擬。可對從簡單分子到二維表面到三維週期等範圍很廣的架構進行上述操作。
☆ GULP: A forcefield method with a wide range of materials forcefields, from shell model for ionic systems, embedded atom for metals, bond order potentials for semiconductors and nanotubes, to molecular mechanics forcefield support for covalent systems
GULP是一個基於分子力場的模擬程序，可以進行幾何結構和過渡態的優化，離子極化率的預測，以及分子動力學計算。GULP既可以處理分子晶體，也可以計算離子性的材料。GULP可以計算的性質包括︰氧化物的性質，點缺陷、攙雜和空隙，表面性質，離子遷移，陶瓷的性質，無序架構等，可應用於多相催化、燃料電池、核廢物處理、蒸氣電解、氣體傳感器、汽車尾氣催化以及石油化工等諸多工業領域。
☆ MesoDyn: Used by researchers to study the dynamic nature of mesoscale structures
MesoDyn的應用包括︰塗料，化妝品，混合聚合材料，表面溶劑，複雜藥物傳輸以及其它領域。
☆ MesoProp: Available as a stand alone product (not in Materials Studio), MesoProp predicts the bulk properties of multi-component nano- structured materials systems
MesoProp可應用於與嵌段共聚物、聚合物表面活性劑、納米架構聚合物混合物以及膜界面上的物理作用等相關的配方設計和類比研究。
☆ Mesotek: A program for simulating inhomogeneous polymers at equilibrium
☆ Synthia: Calculates polymer properties using advanced Quantitative Structure-Property Relationships (QSPRs)
可快速預測高分子諸多性質的定量結構。
(3)Quantum and Catalysis,Quantum and Catalysis tools in Materials Studio include:
☆ Adsorption Locator: Helps you find the most stable adsorption sites for a broad range of materials, including zeolites, carbon nanotubes, silica gel, and activated carbon—to name just a few
☆ CASTEP: Allows users to predict electronic, optical, and structural properties with high accuracy
先進的量子力學程式，廣泛應用於陶瓷、半導體、金屬等多種材料，可研究晶體材料的性質（半導體、陶瓷、金屬、沸石等）、表面和表面重構的性質、表面化學、電子結構（能帶及態密度）、晶體的光學性質、缺陷性質（如空位、間隙或取代摻雜）、擴展缺陷（晶粒間界、位錯）、系統的三維電荷密度及波函數等。CASTEP是以量子力學的密度泛函理論(Density Functional Theory)所設計的程式，用以模擬固態、介面和表面的性質，多方面應用在材料領域如: 金屬、陶瓷以及半導體材料。利用第一原理的計算，研究人員除了需要輸入組成原子的原子量外，不需輸入任何的實驗數據，即可精準地預測系統的電性、光學性以及結構特性。CASTEP獨門而功能強大的模擬能力，可用來精準地預測聲子光譜、介電常數以及光學等性質。CASTEP可協助研究人員解決以下領域的問題:固態物理、材料科學、化學性質、化學工程。
☆ DMol3: Combines computational speed with the accuracy of quantum mechanical methods to predict materials properties both reliably and quickly
DMol3是以量子力學的密度泛函理論(Density Functional Theory)所設計的程式，可用來模擬化學製程，並且準確而快速地預測材料的性質。DMol3可以計算固態、液態、以及氣態的模型，可廣泛地應用在各個領域如: 固態物理、化學、製藥、材料科學以及化學工程。DMol3可協助研究人員，在沒有任何實驗數據的情況下，預測物質的結構、化性、以及電性。DMol3協助研究人員進行實驗，大量節省試誤所耗費的時間、人力與金錢。DMol3提供研究人員準確而快速地模擬分子和材料特性，預測結構、能量、反應性以及協助研究進行、加速研發進程。
☆ Gaussian MS User Interface: Access Gaussian's broad range of ab initio modeling methods via the easy-to-use Materials Studio graphical interface
☆ NMR CASTEP: A tool for predicting accurate NMR chemical shift tensors, isotropic shifts, and electric field gradients for any material with tremendous reliability
通過第一原理DFT理論預測NMR化學位移和電場梯度張量。方法適用於計算包括有機分子、陶瓷和半導體在內的眾多類型材料的分子、固體、表面的NMR位移。
☆ ONETEP: A revolutionary quantum mechanics-based program designed specifically for calculations on large systems (>500 atoms)
☆ QMERA: Offers modelers a cost-effective approach to combining the accuracy of quantum mechanics with the speed of a force field calculation.
☆ Sorption: Provides a means of predicting fundamental properties, such as sorption isotherms (or loading curves) and Henry's constants, needed for investigating separations phenomena
用 Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) 方法預測分子在微孔材料 (如分子篩) 中的吸附性質，可用於吸附等溫線、結合位、結合能、擴散途徑及分子選擇性的研究。
☆ VAMP: Capable of calculating many physical and chemical molecular properties very rapidly
半經驗法的量子計算程式，適用於有機和無機的分子系統。VAMP可快速計算分子的多項物理及化學性質，類似常用的半經驗法量子計算程式MOPAC和Zindo。其計算的速度和精度介於基於力場的分子力學方法和量子力學的第一原理方法之間。經過最佳化的VAMP程式可以在PC上穩定、快速地進行計算。
(4)Visualization and Statistics,Visualization and Statistics tools in Materials Studio includes:
☆ Materials Visualizer: Allows you to easily build and visualize many different materials types from organometallic complexes to polymers, crystals, surfaces, and catalysts
提供了建構單一分子、晶體，表面及高分子等不同材料結構所需要的功能，提供使用者操作、觀察及分析結構模型，處理圖表、表格或文字等形式的資料，並提供軟體的基本環境和分析工具以支援Materials Studio的其他模組。是Materials Studio 産品系列的核心模組。
☆ QSAR: A workflow solution for chemicals and materials discovery. It enables you to identify compounds with optimal physicochemical properties
☆ QSAR Plus: QSAR Plus builds on the base tools available in QSAR and extends them to include a neural networks model building method and accurate quantum mechanical descriptors
(5)Materials Component Collection for SciTegic Pipeline Pilot
