2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 визуализация структур
Сообщение31.08.2008, 11:48 
Посоветуйте, пожалуйта, какую-нибудь программу для визуализации кристаллических структур. Чтобы можно было нарисовать кристалл (что-то наподобие http://elementy.ru/images/eltpub/neorg_chem_3.jpg), и рассматривать его под разными углами.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение29.01.2011, 16:54 
Что-бы не плодить новых тем подниму эту. Может кто-то знает какой-то простенький бесплатный софт по визуализации кристаллической структуры? Возможно, это тема более относится к физике а не химии.
Спасибо.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение29.01.2011, 18:54 
Нашёл замечательный на эту тему (не смейтесь) реферат
http://www.ref.by/refs/93/21895/1.html
или
http://zacheta.net.ua/referat-36558.html
где сделан обзор программ визуализации и не только.

Можно воспользоваться, например, программами DIAMOND или TOPOS.

Моя задача: нарисовать структуру кристалла RbHSO4 (желательно 4 элементарных ячейки, в крайнем случае одну) на основе известных структурных данных и известной пространственной симметрии кристалла. Известно, что элементарная ячейка содержит 8 формульных единиц. Координаты двух из них известны. Следует найти координаты остальных на основе известной пространственной симметрии. Когда нарисую - покажу, что получилось.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение30.01.2011, 15:05 
Вордовский файл (с рисунками) этой курсовой можно найти здесь: http://ref.a.ua/?id=297248

Итак, я в процессе. Что за вчера удалось узнать.

Оказывается, в кристаллографии существует некий стандарт описания и хранения структуры в электронной форме: cif-файл. Это обыкновенный текстовый файл в котором находятся описанные по определённым правилам данные о структуре. Существует несколько баз данных, содержащих данные о структуре (cif-файлы) огромного кол-ва органических и неорганических соединений. Эти базы дают свободный доступ к очень многим хранящимся в них данным, но не ко всем. Далее, найдя нужный cif можно визуализировать структуру с помощью некоторого софта. Насколько я понимаю, есть огромное множество ПО (и бесплатного в том числе) способного визуализаровать структуру. Правила создания cif-файла приведены здесь:
The Crystallographic Information File (CIF): a New Standard Archive File for Crystallography, S. R. Hall, F. H. Allen and I. D. Brown.
Acta Cryst. (1991). A47, 655-685.

Вот те базы, которые я нашёл:

1) http://www.ccdc.cam.ac.uk/ Cambridge Structural Database (CSD)
как я понимаю, именно в Кембридже был разработан стандарт cif-а. Вероятно, это самая большая база данных в мире (более 500000 структур). Для структур, данные о которых были опубликованы до 1994г. может потребоваться академический доступ либо знакомый из учреждения, купившего полную базу. Вот что CDDC пишут:
Цитата:
Data from before 1994 are currently only available from the distributed Cambridge Structural Database (CSD).

Поиск нужного cif-а происходит так: на странице поиска вы вносите данные о статье, в которой была напечатана структура и cif высылается вам по почте.
Цитата:
In January 2002 CCDC provided a web form for data retrieval, which requires you to enter brief literature citation details and the CCDC Deposition Number (CCDCnnnnnn) which should appear in the paper.

Вообще-то, не очень удобно. Удобнее иметь возможность искать структуру непосредственно по хим. формуле. Кроме того:
Цитата:
The CSD does not store:
* Polypeptides and polysaccharides having more than 24 units. These are recorded in the Protein Data Bank http://www.rcsb.org/pdb/
* Oligonucleotides. These are stored in the Nucleic Acids Data Bank http://ndbserver.rutgers.edu/
* Inorganic structures, which are stored in the Inorganic Crystal Structure Database http://www.fiz-karlsruhe.de/icsd_content.html
* Metals and Alloys, which are stored in CRYSTMET® http://www.tothcanada.com/

Нужная мне структура напечатана в статье за 1975г: P. Ashmore and H. E. Petch: Can. J. Phys. 53 (1975) 2694. То-есть, если соответствующий cif существует, то искать его надо здесь: http://www.fiz-karlsruhe.de/icsd_content.html (см. базу 3 ниже). Несколько сомневаюсь, что кто-то создавал по этим данным cif.

2) http://www.crystallography.net/search.html
Удобная система поиска. В форму поиска можно вбить элементы, из которых состоит кристалл и далее выполнить поиск. Своего кристалла (RbHSO4) там не нашёл. Но нашёл другие крист. структуры, которые когда-то мне могут быть нужны: Rb3H(SO4)2. В справке есть неточность. Когда задаёте хим. элементы, из которых состоит структура, то согласно справке можно задать кол-во атомов определённого хим элемента, из которого состоит молекула: например в H2O можно в поиск задать не просто, что ищем элемент, состоящий из H и O, а указать, что искомая молекула состоит из H 2 и O. это согласно справке. В действительности, следует указать H2 и O (без пробела). Я провозился битый час, пока не понял, почему по моим запросам ничего не находит.

3) старая версия: http://icsd.ornl.gov/index.php
новая версия: http://icsd.fiz-karlsruhe.de/
Пишут:
Цитата:
Access to the new version is open via: http://icsd.fiz-karlsruhe.de As an ORNL user, you have full access.
То-есть, в качестве не ORNL пользователей полный доступ мы не получим. Но и то что есть - тоже очень не плохо. Я пользовался старой версией. Преимущества этой базы перед двумя предыдущими: можно задать симметрию кристалла (крист. систему, точечную группу симметрии, центрированнось решётки Браве, пространственную группу симметрии). То-есть, если я имею структуру, но совсем не умею создавать cif, то можно подобрать похожий кристалл (например, с той группой пространственной симметрии что и у меня) и взяв его cif за основу можно его отредактировать и создать cif-файл своего кристалла. Короткое исследование показало, что вторая база (crystallography.net), вероятно, более обширная, чем эта.

Результаты поиска:
Во второй базе структура RbHSO4 отсутствует.
При поиске по третьей базе (icsd) искал кристаллы с той же симетрией, что и мой:
Крист. система: моноклинная
Точечная группа: 2/m
Решётка: центрированная
Простр. группа: P121/C1

Удалось найти:
a) cif для H2SO4 (Allan, D.R.; Clark, S.J.; Dawson, A.; McGregor, P.; Parsons, S.; Comparison of the high-pressure and low-temperature structures of sulfuric acid, 2002). Группа симметрии: P121/C1.
b) cif для (Rb(HSO4))(H2SO4) (Werner, C.; Troyanov, S.I.; Kemnitz, E.; Worzala, H.; Synthese und Struktur von Hydrogensulfaten des Typs M(HSO4)(H2SO4) (M = Rb, Cs und NH4), 1996). Группа симметрии: P121/C1.

Тепер сегодня надо
1) научится создать правильный cif (см. ссылку выше).
Проверить правильность cif-а поможет простенькая бесплатная програмка enCIFer: http://www.ccdc.cam.ac.uk/free_services/. Она же имеет простенький инструмент визуализации. Которого в моём случае может оказаться вполне достаточно.
2) Визуализировать. Для этого использую Mercury: http://www.ccdc.cam.ac.uk/free_services/

Естественно, есть и дугой софт: DIAMOND, TOPOS и CRYSTALMAKER (спасибо Аnna Andrevna за инфу), но это гораздо более мощный софт, и я не уверен, работает ли он с cif-ками. Вообще-то и DIAMOND и CRYSTALMAKER имеют демо версии, функционала которых может вполне хватить.
Работать.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение01.02.2011, 19:14 
Получил то, что хотел. До конца с программами не разобрался, но того, что понял оказалось достаточно.

Удалось написать cif (не полный но внутренне не противоречивый) для RbHSO4. Текст файла спрятан в офф-топике

(Оффтоп)

data_RbHSO4
_chemical_formula_structural 'Rb H S O4'
_chemical_formula_sum 'H O4 Rb S'
_chemical_formula_weight 182.5
loop_
_cell_length_a 14.354(14)
_cell_length_b 4.618(7)
_cell_length_c 14.808(13)
_cell_angle_alpha 90.00
_cell_angle_beta 120.92(16)
_cell_angle_gamma 90.00
_cell_volume 842.07864
_cell_formula_units_Z 8
_symmetry_cell_setting monoclinic
_symmetry_space_group_name_H-M 'P 21/c'
_symmetry_Int_Tables_number 14
_chemical_absolute_configuration ?
loop_
_symmetry_equiv_pos_site_id
_symmetry_equiv_pos_as_xyz
1 'x, -y+1/2, z+1/2'
2 '-x, -y, -z'
3 '-x, y+1/2, -z+1/2'
4 'x, y, z'
loop_
_atom_type_symbol
_atom_type_oxidation_number
Rb1+ 1.
S6+ 6.
O2- -2.
H1+ 1.
# ***********************************************************************
loop_
_atom_site_label
_atom_site_type_symbol
_atom_site_symmetry_multiplicity
_atom_site_fract_x
_atom_site_fract_y
_atom_site_fract_z
_atom_site_occupancy
Rb1 Rb1+ 4 0.1231(3) 0.1414(12) 0.4158(3) 1.
Rb2 Rb1+ 4 0.3748(3) 0.7017(12) 0.3361(3) 1.
S1 S6+ 4 0.1257(8) 0.2113(27) 0.1743(8) 1.
S2 S6+ 4 0.3728(7) 0.7549(29) 0.0795(7) 1.
O11 O2- 4 0.0322(4) 0.1199(17) 0.1769(4) 1.
O12 O2- 4 0.1410(6) 0.0164(25) 0.0986(6) 1.
O13 O2- 4 0.2221(4) 0.2061(21) 0.2735(5) 1.
O14 O2- 4 0.1050(6) 0.4912(17) 0.1194(7) 1.
O21 O2- 4 0.4665(4) 0.6903(15) 0.0737(4) 1.
O22 O2- 4 0.4102(5) 0.9944(17) 0.1676(5) 1.
O23 O2- 4 0.2851(4) 0.8826(16) -0.0166(3) 1.
O24 O2- 4 0.3356(4) 0.5229(16) 0.1175(4) 1.
H1 H1+ 4 0.1312(9) 0.8081(32) 0.1098(8) 1.
H2 H1+ 4 0.3778(8) 0.1956(25) 0.1388(8) 1.
_diffrn_radiation_probe ?


В основе файла лежат длины сторон элементарной ячейки, углы между ними, координаты всех атомов двух молекул RbHSO4 (в отночительных единицах) и четыре элемента точечной симметрии с соответствующими сдвигами. Я не знаю, как сказать это правильно, но, надеюсь, смысл понятен (в кристаллографии у меня лишь элементарные знания).

Пробовал cif-файл визуализировать с помощью enCIFer. Получилась какая-то мура. Наиболее логично было бы к кристаллографически независимым атомам применить 4 эл. симетрии и таким образом получить элементарную ячейку (которая в данном случае тождественна примитивной, содержащей только один узел). Но создатели программы, видимо, решили по другому, потому что в результате картинка содержит всего 6 атомов серы, тогда как должна содержать 8. Кроме того на картинке всего 2 водорода, тогда как должно быть тоже 8 (для RbHSO4 Z=8). То-есть вообще не понятно, что изображено. Кроме того, показаны какие-то непонятные связи (явно не валентные). Например, два Rb1+ связаны аж 9-ю кислородами каждый. Одним словом - что-то для меня загадочное. Эта программа не предназначена для визуализации.
Изображение
фиолетовые кружки - Rb
жёлтые - S
красные - O
белые - H.

Далее пробовал возможности Mercury. Долго-долго танцуя с бубном удалось заполнить элементарную ячейку всеми 8-ю молекулами. Программа даёт возможность заполнить любое кол-во элементарных ячеек молекулами (атомами). Собственно, вначале пришлось накидать много молекул, а потом удалять не нужные. Кроме того, удалил/спрятал не нужные мне связи. В результате получил 3D-картинку, которую можно крутить. Если кому-то надо будет, могу выслать меркурианский файл (работает, естественно, лишь с установленной Mercury). А так, лишь проекцию в плоскости ac (перпендикулярно b); ось c - горизонтальная.
Изображение
(водород не показан)

Впечатление от программы Mercury паршивые. Программа глючная и не удобная. Не вдаваясь в подробности скажу, что даже очень короткого знакомства с ней достаточно, что бы понять что в ней следовало бы добавить, а что просто переделать.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение01.02.2011, 20:06 
Аватара пользователя
У кристаллографов свои (очень свои) понятия о том, где надо и где не надо рисовать палочки.

-- Вт, 2011-02-01, 21:16 --

Mercury начинал свою жизнь как поисковый front-end к платной версии CSD, под это и заточен. Глюков я в нём не видал; вот неоптимальные решения - это пожалуйста. Но ведь у Вас неорганика, а она для Mercury/CSD вообще чуждый объект.
Ах да, и если бы Вы видели их старую (совсем старую) версию... поверьте, слово "неудобно" может таить в себе совершенно иные глубины :evil: :twisted: :lol:

-- Вт, 2011-02-01, 21:30 --

Я тут подумал - кристаллографические программы в общем-то все... не то чтобы "сложны", а требуют интуиции особого рода. Это имманентное свойство самой предметной области, и к нему надо привыкнуть. Иначе, видимо, никак.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение02.02.2011, 00:01 
К палочкам претензий нет. Понимаю, что в них скрыт какой-то глубокий смысл пока мне неизвестный.

А вот глюки... Есть глюки, есть. Самое первое, что приходит на ум - не срабатывание Ctrl+A (выделить все атомы) и Ctrl+D. В определённых ситуациях не срабатывает хоть ты тресни. Немного нервирует выполнять это мышью. Есть ещё одно настолько неудобное свойство, что его смело можно повысить в ранге до глюка. Но лениво тайпать :)

И кроме того... У меня эта штука загружается с минуту!!! (Pentium M 1.7ГГц). Тогда как Maple 13 грузится секунд 5. Размер этой простенькой по функционалу проги (я про Mercury) - 70Mb!!! А несравненно более мощный Maple весит всего 300Mb.

ИСН в сообщении #407820 писал(а):
Но ведь у Вас неорганика, а она для Mercury/CSD вообще чуждый объект.
М-да? Так ничего же нет проще какой-то там NaCl и если оно с ней чудит... Хотя, возможно, эта программа действительно не заточена для отображения периодических структур.

PS
И в Кембридже есть парни с кривыми руками. На что идут деньги Британских налогоплательщиков?

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение02.02.2011, 00:44 
Аватара пользователя
Ну, может быть. Она заточена, конечно, под периодические структуры, но не такие, и дело тут вовсе не в простоте. Дело в том, что одни кристаллы состоят из молекул, а другие - нет. Это как обвинять Фотошоп, что в нём замучаешься набирать и распечатывать несложный текст, всего на две странички.
Инопланетное Иноплатформенное происхождение, конечно, тоже не добавляет быстроты.

-- Ср, 2011-02-02, 01:59 --

А что ребята из Карлсруэ юзают в качестве родной рисовалки, я не знаю. Три разных мира, ничего не поделаешь (третий - это крупная биоорганика). Ходить по одному миру с инструментами из другого кое-как можно, но ценой фрустрации и скрежета зубовного.

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение02.02.2011, 18:12 
Anna Andrevna в сообщении #141808 писал(а):
Чтобы можно было нарисовать кристалл (что-то наподобие http://elementy.ru/images/eltpub/neorg_chem_3.jpg), и рассматривать его под разными углами.

Пробовал в свое время и Diamond и Topos, но как-то остановился на программке Atoms. Легкая, ничего лишнего. Для меня еще важно было представление структур в полиэдрах и экспорт в векторную графику + иногда в Pov-Ray.
Из легких и бесплатных пробовал еще Powder Cell, но она уже давно не развивается...

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение05.02.2011, 00:18 
alexrey036
Вот бы ваш совет да 10 дней назад : ) Ну ничего. Думаю, последующие поколения всё-таки скажут вам спасибо.

Простейший аплет для рисования: http://www.cryst.ehu.es/cryst/visualize.html

 
 
 
 Re: визуализация структур
Сообщение06.02.2011, 02:11 
А я для просмотра кристаллических структур программку RasWin использовал - объёмом 250 K.
А к ней сам на Delphi написал дополнительную программку, которая загружает элементарную ячейку, размножает её и передаёт в RasWin.

 
 
 [ Сообщений: 11 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group