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晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件 Diamond入門教程

來源：測試GO 時間：2021-01-22 16:49:32 瀏覽：24161次

1引言

科研論文里面高端精美的晶體結(jié)構(gòu)圖是否曾讓你心動不已？你是否也為如何通過科研繪圖“豐富”自己的科研結(jié)果而發(fā)愁？無需聘請專業(yè)繪圖團隊，也無需求助指導(dǎo)老師，只需學(xué)會一款軟件——Diamond，即可讓自己的科研成果表述“高大上”起來！

眾所周知，在材料、化工等領(lǐng)域，物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)占據(jù)著舉足輕重的地位。為了生動詳細的描述和展示材料的晶體結(jié)構(gòu)，我們需要將其進行可視化。而Diamond作為一款簡單強大的晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件，可以讓你輕易的解決這個問題，繪制出如頂級科研雜志上那般漂亮的晶體結(jié)構(gòu)圖。

2軟件介紹

Diamond是德國波恩大學(xué)CrystalImpactGbR公司開發(fā)研制的一個服務(wù)于化學(xué)專業(yè)的軟件。它是一款在原子水平實現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)可視化的軟件，包括分子和聚合物擴展、多面體、搜索結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、自動和批量創(chuàng)建結(jié)構(gòu)圖片等功能，支持晶體結(jié)構(gòu)著色和渲染以及批注。

利用該軟件不僅能創(chuàng)建晶體模型，還能以各種形式（線狀，球棍狀或空間堆積狀，多面體形式等）展示晶體模型，而且模型可以根據(jù)用戶的需要自由旋轉(zhuǎn)、移動和縮放，可以用著色方案對原子進行強調(diào)和渲染，也可以對晶體模型進行文字標(biāo)注。Diamond的功能極其強大，除了上述功能外，通過將晶體結(jié)構(gòu)可視化，可以展示晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，繪制出高端大氣的科研圖片，它廣泛應(yīng)用于原子，分子和固體化學(xué)以及表面和材料科學(xué)。迄今為止，Diamond經(jīng)歷了1.0、2.0、3.0、4.0等幾代產(chǎn)品，其功能也在不斷完善與更新，目前官網(wǎng)上（http://www.crystalimpact.com/diamond/v3download.htm）可見的最新的版本是Diamond4.6.2（圖1）。復(fù)制接

若鏈接失效，可聯(lián)系我們：17318936377（微信同號）

圖1

3安裝教程

首先在官網(wǎng)上找到Diamond軟件的下載地址，選擇想要下載的版本，下載安裝程序，以Diamond3.2為例進行下載安裝，如圖2所示。

圖2

雙擊下載后的安裝程序進入安裝向?qū)В纯沙晒Π惭bDiamond3.2軟件。

4操作詳解

安裝成功后，即可利用Diamond進行晶體結(jié)構(gòu)可視化操作了。雙擊安裝后的軟件，并隨意打開一個CIF文件，即可得到圖3所示操作界面。值得一提的是，Diamond軟件處理數(shù)據(jù)主要使用CIF文件，而如何找到對應(yīng)物質(zhì)的CIF格式文件，則需要讀者在相關(guān)網(wǎng)站自行摸索，為方便初學(xué)者，筆者提供一個CIF資源常見網(wǎng)址：http://www.crystallography.net/cod/index.php。若鏈接失效，可聯(lián)系我們：17318936377（微信同號）

4.1軟件操作界面

如圖3所示，Diamond3.2軟件操作界面主要可以分為以下幾大塊：

1.菜單欄（紅框）：多種操作指令按照其功能分類。

2.頂部工具欄（藍框）：主要涵蓋保存、新建和打印等標(biāo)準(zhǔn)工具，以及視頻工具。

3.導(dǎo)航欄（綠框）：可以在該區(qū)域快速訪問其他選項，比如說結(jié)構(gòu)圖、數(shù)據(jù)表、距離與角度分析以及粉末衍射圖樣。

4.繪圖窗口（黑框）：也叫作主視窗，在該窗口能夠觀察到晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是主要的工作區(qū)域。

5.底部工具欄（黃框）：主要使用工具的操作區(qū)域，包括晶體的移動、轉(zhuǎn)換、測量等基本工具。

6.表格和屬性面板（紫框）：顯示主要的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)摘要。

圖3

4.2實例操作

為了便于讀者理解，筆者以繪制ZnS的晶體結(jié)構(gòu)為例，進行基本的繪圖操作講解。

1.首先在Diamond中打開并導(dǎo)入ZnS的CIF文件，如圖4所示。

圖4

2.此時軟件會自動運行“文件導(dǎo)入助手”程序，幫助我們正確的導(dǎo)入文件。第一頁是歡迎頁；第二頁用來檢查軟件自動識別的文件類型是否正確，如果有錯誤可以在下拉菜單里面選擇正確的文件格式；第三頁用來選擇是否自動讓軟件來繪制晶體結(jié)構(gòu)圖；第四頁是最后一頁，可以勾選“Donotshowthisassistantagain”，這樣軟件下次將會自動完成文件導(dǎo)入的操作，然后點擊完成

3.然后軟件會自動運行“結(jié)構(gòu)圖像繪制助手”，如圖5所示；如果此前已經(jīng)有其他結(jié)構(gòu)圖存在，則可以選擇勾選“Destroyallatoms,bonds,ets.”復(fù)選框。

圖5

4.隨后會進入原子顯示方式設(shè)置界面，此處選擇填充原子到單位晶胞“Fillcellrangewithatoms”，點擊下一步。

5.在這個頁面，可以設(shè)置其他一些與原子相關(guān)的結(jié)構(gòu)。如創(chuàng)建晶胞邊界，連接原子等。我們所繪制的ZnS的晶體結(jié)構(gòu)為立方晶系，“S”占據(jù)晶格頂點，“Zn”占據(jù)晶格間隙位置，因此在這里我們選擇“Createpolyhedraaround”，然后在中心元素那里輸入“S”，點擊下一步。

6.隨后進入圖像設(shè)計頁面“Picturedesign”，本頁面提供了圖像設(shè)計的一些基本功能。如改變模型（球棍模型，線型，比例填充模型等），屏幕布局，背景顏色，顯示質(zhì)量，避免重復(fù)的原子主色等（圖6）。

圖6

7.接下來，可以選擇觀察結(jié)構(gòu)模型的方式。我們可以選擇最佳投影，無變化，以及沿某一晶向觀察。對于投影方式，我們還可以選擇平行投影和中心投影。最后記得勾選上“Adjustenlargementfactorandpositiontofitpictureindrawingarea”以使圖像大小自動調(diào)整適應(yīng)繪圖區(qū)，然后點擊完成，如圖7所示。

圖7

8.經(jīng)上述步驟后，軟件會自動繪制出晶體結(jié)構(gòu)圖片，缺乏立體感，也不是特別美觀，因此后續(xù)的調(diào)整與美化必不可少。

4.3調(diào)整與美化

繪制出晶體結(jié)構(gòu)后，需要對其進行全面的優(yōu)化處理，主要優(yōu)化工具處于菜單欄的“Picture”項目下，如圖8所示紅框。

圖8

首先進入“Picture”下的“Representation”，分別勾選渲染“Rendering”和燈光“EnableLighting”，

隨后，進入“Picture”菜單欄下的“AtomDesign”項目，為原子設(shè)置合適美觀的顏色及透明度。

圖9

同樣的，在菜單欄“Picture”下選擇進入多面體設(shè)置“PolyhedronDesign”，根據(jù)自己的喜好以及美觀程度，設(shè)置多面體填充的顏色、透明度以及多面體的邊框。

在此基礎(chǔ)上，我們還需要調(diào)節(jié)晶胞邊框，也就是菜單欄“Picture”下的“CellEdgesDesign”設(shè)置，選擇相應(yīng)顏色并設(shè)置寬度。

最后，在圖例處鼠標(biāo)右擊，打開彈出來的“l(fā)egend”對話框，可以對圖例的大小、顏色、字體以及邊框進行調(diào)節(jié)。

圖10

4.4結(jié)構(gòu)圖的導(dǎo)出

經(jīng)過上述優(yōu)化調(diào)整，確定最終優(yōu)化參數(shù)之后，就獲得了開篇所提到的“高大上”晶體結(jié)構(gòu)圖，那如何導(dǎo)出呢？首先，我們需要設(shè)置圖像的版式，在“Picture”菜單欄下選擇“Layout”，在彈出的窗口中將其設(shè)置為位圖“bitmap”，并設(shè)置分辨率為300，設(shè)置寬和高分別為2500和1875（分辨率越大，寬和高越大，導(dǎo)出的圖片越清晰）（圖11）。