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晶體結構可視化軟件 VESTA使用教程(上篇)
來源:測試GO 時間:2021-01-22 15:31:26 瀏覽:42151次


1引言

量子力學第一性原理計算方法被廣泛地應用在化學、物理、生命科學和材料學等領域,而在進行第一性原理計算時,常常需要多種輔助軟件,比如建模軟件MaterialsStudio、數(shù)據(jù)處理軟件Ultraedit、數(shù)據(jù)上傳軟件WinScp、能帶圖作圖軟件p4vasp以及可視化數(shù)據(jù)處理軟件VESTA等一系列軟件。其中VESTA作為一款免費的可視化軟件,在圖形的繪制當中非常便捷,廣大計算工作者常用其繪制晶體/材料結構圖。


2軟件簡介

VESTA的全稱為VisualizationforElectronicandStructuralAnalysis,其由日本京都大學的FujioIZUMI和國立科學博物館的KoichiMOMMA共同開發(fā)出的一款應用于晶體結構和電子結構可視化的專業(yè)軟件。作為一款免費的軟件,使用者可以在學術、科學及教育等領域中應用。

2.1軟件下載

在網(wǎng)頁上輸入“VESTA”的關鍵字符即可搜索到該軟件官網(wǎng),點擊鏈接進入,可見圖1的官網(wǎng)界面。點擊左側菜單欄的Download選項,出現(xiàn)如圖2所示的下載通道,除了可以在Windows系統(tǒng)下使用,也可以在MacOS和Linux上使用。VESTA十分小巧,下載后無需安裝,解壓即可使用,操作非常方便快捷。

2017正式推出至今,VESTA經(jīng)歷了1.x、2.x、3.x等幾代產(chǎn)品,其功能也不斷完善和更新,2020年的最新版本為VESTA3.5.2,大小僅為20多MB,(下載鏈接:http://jp-minerals.org/vesta/en/download.html)。

若鏈接失效,可聯(lián)系我們:17318936377(微信同號)

圖1VESTA官網(wǎng)界面

圖1

2.2軟件界面

VESTA界面比較簡潔,如圖3所示,其主要由以下幾個部分組成:

1)菜單欄;

2)水平工具欄:主要有選擇查看角度,移動,旋轉等功能;

3)垂直工具欄:主要有旋轉,選擇,移動,放大,測量角度和距離等功能;

4)副面板:快速調整晶體結構;

5)繪圖窗口:可同時打開多個窗口;

6)文本區(qū)域:顯示結構圖的各類信息以及當前選中的對象。

圖2VESTA的界面

圖2

2.3軟件功能

VESTA的功能十分強大,它可以非常簡單地實現(xiàn)晶體結構建模、調整晶體結構參數(shù)、顯示外觀和查看結構信息,以及輸出圖片或轉換數(shù)據(jù)格式等一系列功能,部分功能如下文所示(圖4-6):

a)可視化晶體模型:

圖3采用VESTA繪制出的晶體結構示意圖

圖3

b)可視化體數(shù)據(jù):

采用VESTA可以繪制電子密度分布圖、電荷密度分布圖:

c)可視化晶體形貌:

圖4采用VESTA繪制出的晶體形貌圖

圖4

d)協(xié)助其他軟件:

VESTA可以為其它軟件制作運算必須的初始文件,比如可以制作VASP運行所必須的POSCAR原子坐標軟件。此外,還可以打開42種類型的文件格式,可以輸出15種類型的文件格式,比如cif,pdb等。

3建立晶體結構

VESTA軟件的主界面如圖7所示,其左面欄的黑色箭頭(黃色邊框內)代表模型三維空間的立體展現(xiàn),通過點擊黑色箭頭,在右方結構模型處移動鼠標可以實現(xiàn)模型的三維旋轉;下方的白色箭頭可以實現(xiàn)原子的選?。?/span>十字標號可以使模型在可視化窗口中進行上下左右的移動。紅色邊框內的幾個標號分別代表兩個原子之間的距離、三個原子之間呈現(xiàn)的夾角、平面角和界面之間的夾角(自上而下)。位于界面欄上方的a,b,c和a*,b*和c*(藍色邊框內)則可以直接實現(xiàn)模型在x、y和z軸上面的視角。

圖5VESTA的主界面

圖5

3.1導入晶體結構文件

下載好的晶體結構文件可以直接采用VESTA打開(圖8),VESTA支持非常多的晶體結構文件格式,如:cif,xyz,ins,POSCAR,pdb,cc1,ics等。

3.2手動建模

對于無法下載的晶體結構文件,若能從相關文獻中獲得晶體結構信息,則可采用手動建模的方式來建立晶體結構。下面以手動建模ZnS晶體為例,已知其晶體結構信息如圖9,按照下述步驟展開操作:

圖6ZnS的晶體結構參數(shù)

圖6

步驟1:在菜單欄選擇新建晶體結構命令;

步驟2:修改晶體結構名稱為ZnS;

步驟3:選擇對稱性信息并輸入點陣參數(shù);

步驟4:按照文獻中的數(shù)據(jù)輸入Zn和S原子的信息;

步驟5:單擊OK即可獲得如圖14所示的晶體結構。

4查看晶體結構信息

4.1查看基本信息

單擊文本區(qū)域的“Summary”選項即可看到晶體結構的基本信息,如圖15所示。

圖7查看晶體結構基本信息

圖7

4.2查看原子坐標

如圖16所示,使用垂直工具欄上的“選擇”工具,并選擇想查看的原子,然后就能在Output里面獲得原子坐標。

圖8查看原子坐標

圖8

4.3查看原子距離

如圖17所示,在垂直工具欄里選擇“距離”工具,然后單擊想測量的兩個原子,隨后就能在Output里面獲得原子距離。

圖9查看原子距離

圖9

4.4查看原子夾角,二面角和界面角

以測量原子夾角為例,在垂直工具欄內選擇“角度”工具,然后依次選擇三個原子,隨后就能在Output里面獲得原子夾角,如圖18所示。二面角和界面角的測量類似,這里不再敘述。

圖10查看原子夾角

圖10

本文簡要介紹了VESTA軟件以及其構建晶體結構的方法,而關于該軟件更深入的應用我們將在另一篇推文中進行詳細講解,希望各位持續(xù)關注。

5參考文獻

[1]K.MommaandF.Izumi,“VESTA3forthree-dimens-ionalvisualizationofcrystal,volumetricandmorphologydata,”J.Appl.Crystallogr.,44,1272–1276(2011).

[2]Wang,T.;Zhao,N.;Shi,C.;Ma,L.;He,F.;He,C.;Li,J.;Liu,E.,InterfaceandDopingEffectsonLiIonStorageBehavi-orofGraphene/Li2O.TheJournalofPhysicalChemistryC2017.

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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