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晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件 VESTA使用教程（下篇）

來源：測(cè)試GO 時(shí)間：2021-01-22 16:07:23 瀏覽：92958次

1引言

在“晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件VESTA使用教程（上篇）”一文中，我們對(duì)VESTA軟件進(jìn)行了基礎(chǔ)介紹，并詳細(xì)地?cái)⑹隽巳绾卫迷撥浖⒕w結(jié)構(gòu)和查看晶體結(jié)構(gòu)信息。但以上內(nèi)容僅為九牛一毛，關(guān)于VESTA可視化軟件的應(yīng)用和功能還有很多，要想最大化利用該軟件，就應(yīng)該充分掌握其功能。因此，接下來我們?cè)诒疚睦^續(xù)對(duì)如何使用VESTA軟件來調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)以及美化晶體結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行深入的講解。

2調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)

首先打開安裝的VESTA軟件，直接導(dǎo)入ZnS的晶體結(jié)構(gòu)文件，或手動(dòng)建模，具體方法參照上文，此處不再贅述。

2.1調(diào)整晶胞參數(shù)

在圖1的VESTA主界面上，我們依次按照“Edit→EditData→UniteCell”的操作，打開了“EditData”界面，如圖2所示。在該界面上可以對(duì)晶胞參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，即圖中紅色方框標(biāo)記處。由于此處使用的ZnS是立方結(jié)構(gòu)，因此這里只能對(duì)晶胞長度a進(jìn)行調(diào)整。

圖1

2.2降低晶體對(duì)稱性

有時(shí)候我們需要將晶體的對(duì)稱性降低至“P1”，目的是為了方便對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。從圖1-2中可以看出，由于對(duì)稱性的存在，S和Zn原子只有一個(gè)等效位點(diǎn)，并且有些晶體點(diǎn)陣參數(shù)不能修改。因此，我們可以通過“Removesymmetry”的操作來去除晶體對(duì)稱性，進(jìn)而修改點(diǎn)陣參數(shù)，具體如圖3-5所示。從圖4中可以看出，點(diǎn)擊“Removesymmetry”后，所有的點(diǎn)陣參數(shù)都可以修改了，同時(shí)也極大地增加了原子等效位置種類（圖5）。

圖2

2.3增加原子種類和調(diào)整原子位置

按照?qǐng)D6的操作，依次點(diǎn)擊“Edit→EditData→Structureparameters”，打開了“Structureparameters”頁面（圖7），單擊“New”并輸入原子參數(shù)就可增加原子，本文以添加Na原子為例，在紅色方框內(nèi)輸入Na的原子參數(shù)，就可以得到對(duì)應(yīng)的原子信息（圖8），點(diǎn)擊“Apply”后能在VESTA軟件的繪圖區(qū)域觀察到一個(gè)綠色Na原子的存在，如圖9所示。此外，如果先選中已有的原子，則可以對(duì)原子位置進(jìn)行調(diào)整。

圖6打開“StructureParameters” 圖7“StructureParameters”主界面

圖3

圖8增加原子種類圖9增加一個(gè)Na原子（綠色）

圖4

2.4刪除原子

在進(jìn)行VESTA軟件實(shí)操時(shí)，有時(shí)候根據(jù)情況需要?jiǎng)h除原子，常見方式分為以下兩種：（1）真正意義上的刪除：如圖10所示，選中原子序號(hào)，點(diǎn)擊刪除即可；（2）表觀刪除：如圖11，選中原子，按下“Delete”即可。此時(shí)原子僅僅不顯示，進(jìn)入“EditData”選項(xiàng)卡中的“Structureparameters”頁面可以發(fā)現(xiàn)原子還是存在的，再次點(diǎn)擊“Appy”就可以重新顯示出來，如圖12所示。

圖5

2.5構(gòu)建超晶胞

在“EditData”選項(xiàng)卡中的“UnitCell”頁面中單擊“Transform”，彈出包含轉(zhuǎn)換矩陣信息的界面（圖13）；如圖14所示，在該界面中輸入轉(zhuǎn)換矩陣（這里表示“b軸×2”），并單擊“OK”；系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回到如圖15的界面，然后點(diǎn)擊“Apply”就可得到如圖16所示的結(jié)果。

圖13點(diǎn)擊Transform鍵圖14輸入轉(zhuǎn)換矩陣

圖6

圖15點(diǎn)擊“Apply” 圖16構(gòu)建好的超晶胞

圖7

3美化晶體結(jié)構(gòu)

3.1修改總體外觀

通過“View→OverallAppearance”即可打開總體外觀調(diào)整界面，在此處可以對(duì)繪圖窗口圖形的總體外觀進(jìn)行調(diào)整，主要包括背景顏色、光源、投影方式、顯示大小和深度效果等重要參數(shù)。

3.2修改晶體結(jié)構(gòu)顯示方式

可以借助副面板中的Style功能來改變晶體結(jié)構(gòu)的顯示方式（圖19），以ZnS晶體結(jié)構(gòu)模型為例，圖20-24中分別展示了Ball-and-stick、Space-filling、Polyhedral、Wireframe和Stick在內(nèi)的五種類型。

圖19調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)顯示方式圖20晶體結(jié)構(gòu)顯示方式

圖8

3.3調(diào)整原子、鍵和多面體等顯示特性

晶體結(jié)構(gòu)中的晶胞邊框、原子大小與顏色、鍵和多面體等顯示特性都可以在“Properties”界面中進(jìn)行調(diào)整。按照?qǐng)D25-26的方式，均可打開“Properties”的界面（圖27）。

圖27“Properties”的界面

圖9

3.3.1調(diào)整晶胞邊框和坐標(biāo)軸

同樣地，在“Properties”界面的“General”頁面中，如圖28的紅色方框標(biāo)記所示，我們可以輕易地調(diào)整是否顯示晶胞邊框、線框類型、粗細(xì)以及顏色。同時(shí)，也可對(duì)是否顯示坐標(biāo)軸及坐標(biāo)軸標(biāo)簽進(jìn)行調(diào)整

圖10

3.3.2調(diào)整原子大小和原色

在“Properties”界面的“Atoms”頁面中，我們可以對(duì)原子的大小和顏色等各種性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，本文以調(diào)整ZnS晶體結(jié)構(gòu)中的S原子的顏色為例，調(diào)整前后的對(duì)比圖如圖30-31所示。

圖11

圖12

3.3.3調(diào)整鍵的顯示

在“Properties”界面的“Bonds”頁面中，如圖32所示，可以對(duì)鍵的各種顯示方式進(jìn)行調(diào)整，其中包括單顏色、雙顏色和漸變線在內(nèi)的六種類型。前述操作方式僅針對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)中存在“鍵”的情況，而對(duì)于原子之間不存在“鍵”的情況，可以按照

圖32調(diào)整鍵的顯示方式圖33打開“Bonds”界面

圖13

3.4顯示晶面

按照?qǐng)D35的方式，通過“Edit→LatticePlanes”的順序打開編輯晶面的界面（圖36），然后按照?qǐng)D37的操作，通過新建晶面來顯示晶面。

圖14

4輸出數(shù)據(jù)或圖片

在完成建立、修改并美化好晶體結(jié)構(gòu)之后，可以通過“File→ExportData”的方式輸出結(jié)果，將其保存為各種數(shù)據(jù)文件或者圖片（圖38-39）。使用VESTA可視化軟件繪制的圖形既可以保存為“位圖”，也可保存為“矢量圖”，通常情況下我們選擇保存為“位圖”。

圖38將結(jié)果輸出為數(shù)據(jù)文件或圖片的方式圖39“ExportData”的保存界面

圖15

值得注意的是，將結(jié)果保存為“位圖”輸出圖片的時(shí)候，需要填寫一個(gè)“Scale”因子，如圖40所示。因子的數(shù)值越大，表明輸出的圖片越清晰，通常情況下“Scale”因子為3。最后，查看儲(chǔ)存的結(jié)果信息，可以獲得其種類、大小及儲(chǔ)存路徑等參數(shù)（圖41）。

圖40調(diào)整Scale因子圖41保存數(shù)據(jù)文件或圖片的詳情

圖16

5其它功能

VESTA軟件除了可以用來顯示材料的晶體結(jié)構(gòu)之外，也常常用來進(jìn)行以下工作：（1）進(jìn)行與簡(jiǎn)單的理論計(jì)算相關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)建模；（2）獲取理論XRD譜圖（圖41-42）；（3）查看與電子結(jié)構(gòu)相關(guān)的理論計(jì)算結(jié)果（圖43）；（4）轉(zhuǎn)化晶體結(jié)構(gòu)文件類型。

圖17

6參考文獻(xiàn)

[1]朱純.VESTA三維顯示軟件在結(jié)構(gòu)化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣東化工,2016,043(014):394.

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

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