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




Начать новую тему Ответить на тему
 
 визуализация структур
Сообщение31.08.2008, 11:48 


28/07/08
31
Москва
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение29.01.2011, 16:54 


28/12/08
74
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение29.01.2011, 18:54 


28/12/08
74
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение30.01.2011, 15:05 


28/12/08
74
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение01.02.2011, 19:14 


28/12/08
74
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение01.02.2011, 20:06 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/05/06
13437
с Территории
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение02.02.2011, 00:01 


28/12/08
74
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение02.02.2011, 00:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/05/06
13437
с Территории
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение02.02.2011, 18:12 


29/05/06
92
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...

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение05.02.2011, 00:18 


28/12/08
74
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

 Профиль  
                  
 
 Re: визуализация структур
Сообщение06.02.2011, 02:11 
Заблокирован


07/05/10

28
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.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 11 ] 

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

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