安装成功后,即可利用Diamond进行晶体结构可视化操作了。双击安装后的软件,并随意打开一个CIF文件,即可得到图5所示操作界面。值得一提的是,Diamond软件处理数据主要使用CIF文件,而如何找到对应物质的CIF格式文件,则需要读者在相关网站自行摸索,为方便初学者,笔者提供一个CIF资源常见网址:http://www.crystallography.net/cod/index.php。
如图5所示,Diamond 3.2软件操作界面主要可以分为以下几大块:
1.菜单栏(红框):多种操作指令按照其功能分类。
2.顶部工具栏(蓝框):主要涵盖保存、新建和打印等标准工具,以及视频工具。
3.导航栏(绿框):可以在该区域快速访问其他选项,比如说结构图、数据表、距离与角度分析以及粉末衍射图样。
4.绘图窗口(黑框):也叫作主视窗,在该窗口能够观察到晶体的内部结构,是主要的工作区域。
5.底部工具栏(黄框):主要使用工具的操作区域,包括晶体的移动、转换、测量等基本工具。
6.表格和属性面板(紫框):显示主要的晶体结构数据,即数据摘要。
图5 Diamond软件操作界面
为了便于读者理解,笔者以绘制ZnS的晶体结构为例,进行基本的绘图操作讲解。
1.首先在Diamond中打开并导入ZnS的CIF文件,如图6所示。
图6 打开CIF文件
2.此时软件会自动运行“文件导入助手”程序,帮助我们正确的导入文件。第一页是欢迎页;第二页用来检查软件自动识别的文件类型是否正确,如果有错误可以在下拉菜单里面选择正确的文件格式;第三页用来选择是否自动让软件来绘制晶体结构图;第四页是最后一页,可以勾选“Do not show this assistant again”,这样软件下次将会自动完成文件导入的操作,然后点击完成(图7,图8)。
图7 文件导入助手程序1和2
图8 文件导入助手程序3和4
3.然后软件会自动运行“结构图像绘制助手”,如图9所示;如果此前已经有其他结构图存在,则可以选择勾选“Destroy all atoms, bonds, ets.”复选框。
图9 结构图绘制助手
4.随后会进入原子显示方式设置界面,此处选择填充原子到单位晶胞“Fill cell range with atoms”,点击下一步(图10)。
图10 原子显示方式设置
5.如图11所示,在这个页面,可以设置其他一些与原子相关的结构。如创建晶胞边界,连接原子等。我们所绘制的ZnS的晶体结构为立方晶系,“S”占据晶格顶点,“Zn”占据晶格间隙位置,因此在这里我们选择“Create polyhedra around”,然后在中心元素那里输入“S”,点击下一步。
图11 设置其他与原子相关的结构
6.随后进入图像设计页面“Picture design”,本页面提供了图像设计的一些基本功能。如改变模型(球棍模型,线型,比例填充模型等),屏幕布局,背景颜色,显示质量,避免重复的原子主色等(图12)。
图12 图像设计
7.接下来,可以选择观察结构模型的方式。我们可以选择最佳投影,无变化,以及沿某一晶向观察。对于投影方式,我们还可以选择平行投影和中心投影。最后记得勾选上“Adjust enlargement factor and position to fit picture in drawing area”以使图像大小自动调整适应绘图区,然后点击完成,如图13所示。
图13 查看图像设置页面
8.经上述步骤后,软件会自动绘制出如图14所示的晶体结构图片,缺乏立体感,也不是特别美观,因此后续的调整与美化必不可少。
图14 ZnS晶体结构
绘制出图14所示的晶体结构后,需要对其进行全面的优化处理,主要优化工具处于菜单栏的“Picture”项目下,如图15所示红框。
图15 图片美化主要调整工具
首先进入“Picture”下的“Representation”,分别勾选渲染“Rendering”和灯光“Enable Lighting”,如图16所示。
图16 调整“Representation”
随后,进入“Picture”菜单栏下的“Atom Design”项目,为原子设置合适美观的颜色及透明度(图17)。
图17 设置原子颜色
同样的,如图18所示,在菜单栏“Picture”下选择进入多面体设置“Polyhedron Design”,根据自己的喜好以及美观程度,设置多面体填充的颜色、透明度以及多面体的边框。
图18 多面体设置
在此基础上,我们还需要调节晶胞边框,也就是菜单栏“Picture”下的“Cell Edges Design”设置,选择相应颜色并设置宽度,如图19所示。
图19 晶胞边框设置
最后,在图例处鼠标右击,如图20,打开弹出来的“legend”对话框,可以对图例的大小、颜色、字体以及边框进行调节。
图20 图例调整
经过上述优化调整,确定最终优化参数之后,就获得了开篇所提到的“高大上”晶体结构图,那如何导出呢?
首先,我们需要设置图像的版式,在“Picture”菜单栏下选择“Layout”,在弹出的窗口中将其设置为位图“bitmap”,并设置分辨率为300,设置宽和高分别为2500和1875(分辨率越大,宽和高越大,导出的图片越清晰)(图21)。
图21 调整图片版式
版式调整完毕之后,在菜单栏的“File”项目下选择“Save as”将其另存为“png”文件,即可得到输出的晶体结构图。需要注意的是,Diamond软件导出的图片自带水印,读者可利用PS等修图软件对其进行去水印操作,最终可得到图22所示的最终效果图。
图22 最终输出图片
以上就是Diamond晶体可视化软件的基础操作了,学会了的话,还不赶紧行动起来!
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