s
Доцент Морозов Михаил Владимирович: официальный сайт

Михаил Владимирович Морозов:
персональный сайт

А Г Д К Л М П Р С Т У Х Я

2.1. Ввод основных структурных параметров


Программа Atoms служит для создания трёхмерных моделей кристаллических структур. Интерфейс программы аналогичен интерфейсу программы Shape, поэтому, при имеющемся опыте построения 3D-моделей кристаллических форм, переход к моделированию структур в программе Atoms не составит большого труда. Ниже приведены основные правила ввода данных для программы Atoms for Windows версии 5.1.

После запуска программы Atoms нужно выбрать в меню File команду New. Ввод данных производится последовательно в серии диалоговых окон.

В окне Title/Structure axes заполняются поля Title (название структуры длиной до 80 знаков), Structure axes (установка осей в соответствии с сингонией). Для тригональной сингонии возможен выбор двух типов ячеек - примитивной ромбоэдрической R или примитивной гексагональной P. Для каждой ячейки вводятся её параметры (длины рёбер a, b, c в пикометрах или ангстремах, углы между рёбрами α, β, γ в градусах).

Окно Enter New Data Set (ввод нового набора данных) позволяет вернуться на шаг назад к предыдущему окну (кнопка Revise), перейти к следующему диалогу (кнопка Continue) либо прекратить процесс ввода данных (кнопка Abort). Это окно появляется каждый раз после ввода очередной порции данных.

В окне Symmetry следует выбрать Space Group From Table (выбор пространственных групп из таблицы) и нажать на кнопку OK.

Окно Symmetry - Space Group позволяет ввести обозначение пространственной группы в соответствии с разными системами обозначений. Стандартными являются обозначения по системе Германа-Могена (Hermann-Maughin), или «международные». В поле H-M Symbol вводится символ пространственной группы, а в поле может быть указан номер пространственной группы в соответствии с Международными таблицами по кристаллографии. Пространственная группа выбирается из списка: обозначение группы указано в столбце Hermann-Maughin, а её номер - в столбце Number. Обратите внимание на установку кристалла: для некоторых пространственных групп можно выбрать определённый аспект, который указан после номера группы через двоеточие (например, 27:bca). У тригональных групп можно выбрать аспекты с ромбоэдрической или гексагональной примитивной элементарной ячейкой (например, 148:H и 148:R). Выбранный аспект должен точно соответствовать аспекту, в котором даны координаты атомов в элементарной ячейке, использующиеся для построения модели структуры. Так, если для кристалла с пространственной группой R-3 (номер 148) даны координаты атомов относительно границ гексагональной ячейки, для корректного построения структуры необходимо выбрать группу 148:H (символ R-3:H по Герману-Могену).

После выбора группы из списка нужно нажать кнопку Select, проверить правильность выбранной группы и нажать на кнопку OK.

Окно Boundary option (границы по выбору) позволяет указать, какая часть объёма кристалла должна быть выведена в качестве изображения структуры. Стандартным является вариант Default Unit Cell (стандартная элементарная ячейка), т. е. параллелепипед, подобный элементарной ячейке.

В следующем окне Boundary - Unit Cell указывается размер параллелепипеда, внутри которого формируется трёхмерная модель структуры. Для удобства визуального анализа структуры удобно выбирать объём, превышающий элементарную ячейку. Во многих случаях удобно выбрать вариант «-1 to 1 inclusive» (от -1 до 1 трансляции).

В окне Crystal Forms for Display при первичном вводе данных лучше оставить имеющиеся значения.

В окне Input Atoms нужно ввести координаты атомов в долях параметров ячейки. Для этого надо кликнуть мышью по кнопке Add для каждой вводимой атомной позиции. В открывшемся окне Add Atom Number указать:

• координаты атомов (xyz), используя значения x/a, y/b и z/x из базы данных или литературного источника;
Label - обозначение химического элемента;
Type - отдельный номер для каждой структурной позиции (в дальнейшем тип можно будет изменить);
Radius - радиус атома для графического изображения (оставить значения по умолчанию - 0.2, в дальнейшем их можно будет изменить);
Select Rim Color - цвет контура атома (чёрный);
Select Fill Color - цвет заливки атома (отдельный для каждого химического элемента).

При нажатии кнопки Coordination открывается окно Coordination of Atoms (координация атомов), в котором можно ввести параметры для автоматического определения структурных полиэдров (при первом вводе структуры эти данные лучше не заполнять). Могут быть указаны следующие параметры:

All atoms - если у всех атомов одинаковая координация;
Selected atom only - если для каждого атому отдельно;
Distance limit, central-ligand - предельное расстояние от центрального атома до лиганда (соседа в первой координационной сфере);
Distance limit, ligand-ligand - предельное расстояние между лигандами.

Окно Input Atoms является важнейшим диалоговым окном, т.к. после работы с ним создаётся полный список атомных позиций, по которым строится модель кристаллической структуры.

В окне Polyhedra (полиэдры) вводятся параметры структурных полиэдров (поле первоначально можно оставить пустым). В окне Bonds (связи) указываются требования к графическому отображению атомных связей (поле первоначально также лучше оставить пустым). Соответствующие параметры полиэдров и связей целесообразно устанавливать и редактировать позднее, после того, как первичная модель построена.

На этом заканчивается минимальный ввод данных. В появившемся окне End of Mandatory Input нажать на кнопку Quit, после чего сохранить файл в окне «Сохранить», введя латинское название файла.

В открывшемся диалоге «Calculate now» (рассчитать структуру) нужно выбрать ответ «Да». На экране появится «шариковое» изображение элементарной ячейки (атомы в виде сфер без химических связей и границ).

Предыдущая глава - Содержание - Следующая глава

Доцент Морозов М. В.
3D-моделирование кристаллических форм и атомных структур
Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 130301 и 130306.
Санкт-Петербург
2011

 

Энциклопедия
Найти