于研究均相催化、多相催化、半导体、分子反应等，也可预测诸如溶解度、蒸气压、配分函数、溶解热、混合热等性质。可计算能带结构、态密度。方便的自旋极化设置，还可用于计算磁性体系。同时还支持基于量子力学的
动力学计算。基于内坐标的算法高效准确，支持并行计算。该模块能够使用Perl Script功能编译。
·MS. CASTEP
先进的量子力学程序，使用平面波赝势的方法。广泛应用于陶瓷、半导体以及金属等多种材料。可研究的内容包括：晶体材料的性质（半导体、陶瓷、金属、分子筛等）、表面和表面重构的性质、表面化学、电子结构（能带及态密度、声子谱）、晶体的光学性质、点缺陷性质（如空位、间隙或取代掺杂）、扩展缺陷（晶粒间界、位错）、成分无序等。方便的自旋极化设置，还可用于计算磁性体系。可显示体系的三维电荷密度及波函数、模拟STM
图像、固体材料的红外光谱、计算电荷差分密度。
·MS. NMR CASTEP
通过第一原理DFT理论预测NMR化学位移和电场梯度张量。方法适于计算包括有机分子、陶瓷和半导体在内的
众多类型材料的团簇、固体、表面的NMR位移。
·MS ONETEP
ONETEP是针对于大体系计算的具有革命性的基于量子力学的程序。ONETEP在密度矩阵公式中使用密度泛函理论（DFT）。在ONETEP中，密度矩阵是根据特殊的最大局域泛函和非正交的广义万尼尔函数得到的。ONETEP是一个线性标度的方法，所以随着体系原子数目的增加，计算总能的时间是线性增加的。使用ONETEP进行第一性原理量化计算的典型应用有表面化学，结构性质，大分子体系的构象研究以及碳纳米管的结构和能量计算。
同样也可以研究半导体和陶瓷材料中缺陷的相关性质（空位，空隙，掺杂，晶界和位错）。
·MS Gaussian Interface
可以通过Materials Studio的用户界面链接到Gaussian 03服务器，使用Gaussian程序进行计算，并对
Gaussian的运行结果进行可视化分析。需要用户有Gaussian03使用权。
·MS QMERA
MS QMERA为模拟研究人员提供了一种有效的方法，可以把密度泛函理论(DFT)方法的精确性与力场(Force Field)方法的快速性结合起来。这种杂化方法使在较短时间内对超大体系进行精确模拟计算成为可能。MS QMERA使用MS DMol3量子力学引擎和MS GULP的分子力学引擎，特别适合对化学反应活性进行模拟计算——这些化学反应的活性位置在化学上是定域的，能够在不牺牲精度的情况下，以比纯粹DFT计算方法快十倍的效率进行几何优化和过渡态搜索；研究人员还可以使用这种方法研究涉及到纳米管、纳米团簇以及无定型材料等问题。这种虚拟实验技术可帮助实验室大幅度减少实验成本投入，缩短研发周期。除此之外，研究体系还包括
金属氧化物、金属有机物、有机物大分子、生物分子、蛋白质等体系。
·MS. VAMP
半经验的分子轨道程序，适用于有机和无机的分子体系。可快速计算分子的多种物理和化学性质，其计算的速度和精度介于分子力学方法和量子力学之间。快速的VAMP程序可以为DFT程序提供了良好的初始结构以便进行精确的结构优化。经DFT优化好的结构可以用VAMP来计算各种性质和光谱。VAMP中还引入了ZINDO哈密尔敦函数，可计算包含过渡金属的有机金属体系的紫外光谱。VAMP还可以向分子动力学模拟提供参数。
高分子与介观模拟
·MS. Synthia
可快速预测高分子诸多性质的定量结构-性质关系软件包。对均聚物和无规共聚物可预测从迁移性质到力学性能
的一系列性质。
·MS. Blends
Blends可用于预测溶剂和聚合物体系的可混合性，并且能够很好地给出这些体系在制造过程中的稳定性。这种模拟技术能够从二元混合物的化学结构预测出混合物的热力学性质，生成相图来确定稳定性区域。作为一个快速
的筛选工具，Blends可以在缩减试验次数的同时开发出稳定的产品配方。
-MS Mesocite
MS Mesocite是一个基于粗粒度模拟方法的、可以对广泛体系进行模拟研究的分子力学工具集，模拟的对象大小尺寸在纳米到微米尺度范围，相应地，模拟变化的时间范围落在纳秒至微秒区间。MS Mesocite的模拟对象遍及多种工业领域，比如复合材料、涂料、化妆品以及药物控缓释等，它可以提供流体在平衡态下、在有剪切力存在下以及其它受限制条件下的结构与动力学性质。MS Mesocite的突出特点是使用完全区别于传统介观模拟技术，转而采用力场(Forcefield)方法—比如MS Martini力场—来描述粗粒度之间的相互作用，从而得到结构、密度、热力学、浓度分布、回旋半径等多种参数和结果。同时，您还可以使用力场编辑工具对MS Mesocite的
力场进行编辑，以获得满足特殊要求的力场，从而拓展了MS Mesocite的应用范围。
·MS. DPD
耗散粒子动力学（Dissipative particle dynamics，DPD）是一款介观尺度的模拟程序，它提供流体动力学算法，能在较大时间和空间尺度上对粗粒度系统进行模拟计算研究。它采用周期性边界条件使得模拟更加有效；可以使用平面墙来研究体系受限所带来的影响，而Lees-Edwards周期边界可以用来模拟体系的剪应力过程。同时可以得到界面张力和临界胶束浓度等，也可以通过可视化界面或者数值结果来进行分析。应用DPD程序可以对各式各样、形状各异的介观高分子体系进行模拟计算，同时可以对纳米碳管等刚性体系进行模拟计算。
·MS. MesoDyn
MesoDyn是一款采用平均场密度泛函理论方法的介观尺度模拟程序，可用来研究跨越长时间过程的大体系，比如复杂流体的动力学性质、平衡态结构等。此方法使用源自化学组分梯度和朗文噪音的组分密度场方法。体系的微相分离、胶束和自组装过程都可以使用MesoDyn程序进行研究。固定几何结构的剪应力和受限影响都可以进
行研究。 MesoDyn的应用包括：涂料，化妆品，共混材料，表面溶剂，复杂药物传输以及其它领域。
-MS Mesotek
MS Mesotek是一个基于改进的Helfand自洽场理论的介观尺度模拟方法，用于对聚合物、高分子、溶液、纳米粒子等混合物、复杂流体系统的相行为进行模拟研究，包括对高分子量的聚合物熔融和共混等行为进行模拟计算。借助MS Mesotek，从简单的均聚物和嵌段共聚物，到复杂的接枝共聚物、星型共聚物，甚至与梳子的拓扑结构相似的共聚物，都可以通过建立介观结构模型得以被计算研究；同时，根据需要，也可以研究上述这些聚
合物与球形纳米粒子之间的相互作用，从而给出这些体系的介观相自由能以及相图。
·MS. MesoProp
MesoPro是一个预测具有多组分纳米结构材料宏观性质的新工具，可以对聚合物、表面活性剂和连续相进行研
究，从而应用于表面涂层、粘合剂、密封剂、人造橡胶、水泥、复合材料、凝胶和层压板材料等的开发工作。作为一个可以将纯组分和复杂混合物的性质联系起来的研究工具，MesoPro可应用于诸多体系的配方设计和模拟
研究，比如嵌段共聚物、聚合物表面活性剂、纳米结构共混体系以及膜界面等。
定量结构-性质关系
·MS. QSAR
QSAR模块是一个功能全面的工具集，用于在实验信息(“性质”)和分子水平特征(“描述符”)之间产生统计回归数学模型。这个数学模型可以用于对未知材料性质的预测：通过对分子的描述符（包括那些处理条件和配方数据的描述符）进行计算，从而在性质和描述符之间建立函数关系。同时，允许用户研究训练集的描述符和性质之间的差异性和相关性。QSAR的描述符包含的范围很广，其中包括Forcite、VAMP和FAST描述符。这些描述符使得材料的各种性质得以精确模拟。除了基本的统计算法，还可以使用灵活的遗传算法（GA）。遗传算法是一个用于处理多变量、多描述符的理想方法，在处理大数据集的时候有着很高的价值和效率。此方法使用“适者生存”的理论来进行工作：那些对性质有影响的描述符可以进入到下一代中，而没有影响的则消亡。保留下来的正交描
述符会产生更高精确度的模型。该模块能够使用Perl Script功能编译。
·MS. QSAR Plus
在MS QSAR功能的基础上增加量化描述符以及神经网络算法。
·MS Dmol3 Descriptor 使用量子力学模块DMol3计算得到的分子和周期体系的描述符，进一步扩展
了QSAR的研究范围。这些与反应性能相关的描述符包括原子的Fukui函数描述符，它可用来描述单个原子亲电性、亲核性以及对自由基反应的敏感程度；周期体系描述符包括晶格能和态密度描述符，能够很好地表征晶体的相关性质。
Materials Studio 模拟软件与 Pipeline Pilot流程处理平台的整合
·Pipeline Pilot 简介
在现实研究工作中，很多时候我们需要处理大量的数据，尤其是在某些领域，需要处理的数据量每十二个月就会翻一倍，这就对数据的收集、管理、分析与有效利用带来极大挑战。Pipeline Pilot 就是应运这个要求而诞生的
一种数据流管理平台.
图示：Pipeline Pilot工作流程示意图
总的来说，Pipeline Pilot可以应用于化学信息学、生物信息学以及材料科学等诸多能产生海量数据的工业企业与科研部门，这是由于Pipeline Pilot能够帮助我们高效地完成很多工作：
1． 数据信息的获得、处理与加工：Pipeline Pilot包含多个材料科学组件、数据分析和统计建模组件、图像处理组件以及文本信息处理组件，能够完成对模型体系的从量子力学、分子力学到晶体结构分析以及结构-性质关系等一系列的模拟计算，获得大量数据结果，并能在此基础上完成筛选、分析、处理等一系列流程化工作；
2． 数据处理报告的规范化与科学化：Pipeline Pilot同时包含有多种数据报告组件，可以为客户定制数据分析和数据挖掘流程的总结报告，报告中可以现实多个表格、曲线图和图像，从多个角度对数据进行观察，用客户认为最好的方式来显示数据和分析结果，便于阐述、存档、管理与共享；
3． 最大限度资源的整合与共享：Pipeline Pilot包含有集成组件，能够使它与现有的计算资源集成在一起，能够把外部的应用程序和数据库无缝链接到Pipeline Pilot的任何数据处理流程中，同时PP支持与第三方分子模拟设计软件Materials Studio、Discovery Studio联合使用，并能以多种方式实现资源共享，比如三种客户端模式(网页客户端、Lite客户端和标准客户端)和多用户网页共享模式。这种资源整合与共享能够最大限度有效地利用现有资源，避免资源重置和浪费，降低成本，提升客户的创新能力和竞争力；
4． 工业企业或者研究部门的信息管理平台：Pipeline Pilot能够方便地建立不同的协议来实现不同部门人员的登录，并通过对数据库的实时存储、管理和查询，实现对工业中海量信息资源最有效的利用，从而大大提高工业企业和研发部门的整体工作效率。
MCC(Materials Components Collection)是Pipeline Pilot中的材料研究组件；4.2版本的MCC可以调用Materials Studio中DMol3，Forcite，，VAMP，QSAR，Reflex，Reflex QPA等模块的功能，同时也可以使用Perl Scripting功能。通过在PP中调用MCC4.2可以实现研究工作的流程化，提高工作效率，使计算流
程合理化，科学化和效率化。
·Perl Scripting
Perl Scripting功能：Materials Studio模拟平台加进了Perl语言编译功能，提供了便捷易用的界面，使用者可以根据研究课题的不同特点非常高效地编译出理想的计算程序；这些计算程序简洁快速地调用Materials Studio分子模拟平台的各个功能模块的关键词，即使对Perl语言不精通的使用者也能很快上手使用该项功能。编译好的计算程序，不仅可以在本地平台上运行，也可以提交到远程服务器上运行。该功能的引入不仅使得使用者了解Materials Studio软件的内部运行机制，也方便了使用者做更多的个性化设置，发挥出Materials Studio
分子模拟平台更多的技术潜力。Perl Scripting的界面如下：
图一、perl脚本编辑界面
图二、使用perl编辑计算整个分子势能面的脚本