Często różne programy chemii kwantowej wymagają różnych narzędzi analitycznych. Niestety nie ma żadnego uniwersalnego standardu (programu), który mógłby to wszystko zrobić. Gdyby tak było, ktoś by przyszedł i po prostu wymyślił coś nowego.

Osobiście wolę ChemCraft do tworzenia obrazów gotowych do publikacji. Jest to program dystrybuowany komercyjnie. Obsługuje głównie wszystkie formaty plików Gaussian i GAMESS (oraz Firefly przez rozszerzenie). Może teraz wizualizować kilka innych formatów. W programie szczególnie podoba mi się to, że potrafi czytać pliki generowane przez programy NBO. To sprawia, że ​​wizualizacja wszelkiego rodzaju zlokalizowanych i kanonicznych orbitali jest znacznie prostsza.
Jest kilka innych funkcji programu, do których naprawdę się przywiązałem, takich jak symetryzowanie cząsteczek lub budowanie cząsteczek od podstaw. Jego wielką zaletą jest napisanie grupy danych dostosowanej do symetrii GAMESS dla niestandardowych zestawów bazowych, których nie mogłem znaleźć nigdzie indziej. Ale z pewnością nie jest to celem tego posta.
Niestety nie jest w stanie odczytać plików molden ani wfn ^[1] .

Program zawiera dużą liczbę schematów wizualizacji, które można łatwo zmodyfikować, aby uzyskać spersonalizowany styl. Poniżej znajduje się mała demonstracja.

Najczęściej używałbym jednego z powyższych, w zależności od tego, komu mam zaimponować. Często korzystniejsze jest posiadanie obrazów monochromatycznych, takich jak te poniżej.

Całkiem nowy dodatek zawiera style, które umożliwiają generowanie prostych 2D podobna struktura. Nadal możliwe jest nałożenie na te struktury działek orbitalnych. (Niestety przezroczystość jest zakodowana na stałe i nie może być ustawiona jawnie.)

Zastrzeżenie jest oczywiste, że nie może czytać molden ani wfn ^[1] , nawet bez wyjścia Turbomole.

Funkcją, której wciąż mi brakuje, jest seryjna produkcja zdjęć orbitalnych. Nadal zawsze musisz je zapisywać ręcznie, co może być niesamowicie uciążliwe dla dużych cząsteczek (i dużych przestrzeni aktywnych). (Ale napisałem propozycję funkcji w tym celu.)
Obsługa programu jest całkiem dobra, a dostępne pliki pomocy są nawet pomocne. Większość funkcji można zrozumieć intuicyjnie, jednak jak zawsze, przyzwyczajenie się do pracy z nim wymaga czasu.
Kolejnym zastrzeżeniem jest to, że wersja dla Windows znacznie przewyższa swojego małego linuksowego brata. Jeśli już gdzieś uruchomiłeś okna, prawdopodobnie jest to w porządku. Jeśli używasz Linuksa prawie wszędzie, musisz uporać się z niektórymi brakującymi funkcjami (lub ostatnio można go przeportować przez wine, co czyni go wolnym).

Używam molden (Xwindow) całkiem sporo w przypadku wizualizacji pośredniej, ponieważ jest to jeden z najszybszych dostępnych interfejsów. Jest bardzo wytrzymały i ma niską grafikę; możesz go łatwo używać z dość wolnym połączeniem internetowym. Jest bezpłatny do użytku prywatnego i niekomercyjnego. Ponieważ moje pierwsze dni jako chemik obliczeniowy wymagały użycia modemu 56k do procedur sprawdzania, był to jeden z niewielu programów. Zawsze będzie to pierwszy program, który zainstaluję na komputerze przeznaczonym do pracy. Po prostu nie zapomina się o swoim najstarszym przyjacielu.
Bardzo dużym plusem są bardzo dobrze zbudowane i napisane pliki postscriptowe wyprodukowane przez molden. Niektórym purystom może się to podobać. Oto kilka przekonwertowanych próbek, ale możesz pobrać źródło tutaj (przez tinyupload.com).

Takie pliki mogą być niezwykle przydatne przy przygotowywaniu plakatów (zwłaszcza przy użyciu LaTeX). Czasami w publikacjach widziałem wykresy molekularne generowane przez pleśnie; Jestem nawet tego winny. Jednak obecnie uważam, że istnieją bardziej eleganckie metody.

Wizualizacja wyjścia turbomoli była, jest i prawdopodobnie zawsze będzie bolesnym doświadczeniem. Jeśli chodzi o niektóre z głębszych funkcji, prawdopodobnie również powinieneś być ekspertem w gnuplot. Jeśli chodzi o podstawy struktury i orbitali, obecnie zaleca się użycie TmoleX, GUI do turbomoli. Jeśli zrobią to ci sami ludzie, którzy zaprojektowali, to będzie to dość bolesne w użyciu. Kiedy byłem ciężkim użytkownikiem turbomoli, to nie istniało, więc prawdopodobnie powinienem się zamknąć.
Sądząc po aktualnym podręczniku (wersja 7.0), przepływ pracy, z którego korzystałem, jest nadal nieco zalecany. Ma to na celu umożliwienie natywnym modułom tworzenia binarnych plików * .plt , które są danymi wejściowymi gOpenMol. Niestety, to, co kiedyś było bardzo ambitnym programem, obecnie nie jest już rozwijane. Nadal możesz uzyskać nieobsługiwaną kopię. Kod źródłowy jest dostępny, ale aktualny stan licencji programu jest nieco niejasny. Ponieważ VMD (patrz post Brians) i TmoleX obsługują teraz pliki gOpenMol, konieczność uczenia się przestarzałego programu prawdopodobnie nie jest już przydatna. Jedną z głównych cech tego programu było jednak to, że ma interfejs tcl, a zatem był w pełni skryptowalny - najwyraźniej jest to coś, co teraz ma również VMD.
Jest w stanie tworzyć ładne obrazy orbitalne, być może widziałeś je na tym strona już. (Poprawiłem nieco wyjście Gaussa, ponieważ nie mam dostępnego Turbomole).

Mimo że obsługuje sporo formatów plików, ujednolica dane wejściowe i wfn ^[1] nie jest obsługiwany.

^[1] Przejdźmy do ostatniej części: plików wfn. Jakkolwiek je produkujesz, prawdopodobnie nie są aktualne. Głównym (i prawdopodobnie jedynym) celem tych plików jest analiza za pomocą AIMPAC - programu, który nie jest już rozwijany. Mają jedną bardzo dużą wadę: nie radzą sobie z funkcjami wyższymi niż typu f. Jeśli używasz zestawu potrójnego zeta, prawdopodobnie masz te funkcje. Inną wadą jest to, że nie zawierają one informacji o możliwych efektywnych potencjałach rdzenia.
W celu analizy gęstości elektronów z kwantową teorią atomów w cząsteczkach (QTAIM), znacznie lepsza wersja została rozszerzona wfn ( *. wfnx lub * .wfx ). Obecnie znam tylko Gaussa, aby poprawnie tworzyć takie pliki. Głównym programem używającym tych plików jest AIMAll. Jest to również program dostępny komercyjnie. Możesz dowiedzieć się więcej o tych plikach na stronie specyfikacji tam.
Jedynym cennym punktem tworzenia orbitali molekularnych za pomocą tego programu jest to, że chcesz nałożyć na niego ścieżki wiązania, a nie tylko drążki . Tak jak w tym przykładzie:

Oprócz tego, proces jest bardzo męczący i wymaga wielu kroków, aby został całkowicie wykonany. Praca z programem nielokalnym jest bardzo, bardzo powolna. I szczerze mówiąc, jaki jest cel powyższego, poza zrobieniem wrażenia kilku chemikom organicznym?
Innym negatywnym aspektem programu jest bardzo duże zapotrzebowanie na pamięć i przechowywanie, szczególnie w przypadku dużych cząsteczek.

Podsumowując: jeśli nie wykonujesz analizy QTAIM, prawdopodobnie powinieneś powstrzymać się od plików * .wfx do celów wizualizacji. Do każdego programu do kontroli jakości zwykle dołączany jest działający interfejs / program do wizualizacji. W przypadku każdego programu istnieje bariera aktywacyjna polegająca na nauce, jak robić rzeczy, które trzeba pokonać. W każdym razie proponuję mieć kilka gotowych do pracy, nigdy nie wiesz, dokąd się wybierasz i być może będziesz musiał nauczyć się nowego programu w dowolnym momencie.
Myślę, że największą stratą każdego narzędzia do wizualizacji jest zaniedbanie dobrego pisania tutoriale, a nawet podstawową dokumentację.

dla kompletności, gmolden może faktycznie tworzyć obrazy wysokiej jakości, takie jak te:

Musisz kliknąć przycisk w prawym górnym rogu w trybie gęstości, aby uzyskać renderowanie OpenGL. Jest również w pełni obracalny. Chociaż bardzo lubię formowanie ze względu na szybkie otwieranie plików strukturalnych, użyteczność nie jest jego mocną stroną. Również generowanie orbitali jest powolne.

Innym programem jest Molekel , który używa openbabel (jak sądzę) do odczytywania różnych formatów plików. Działa dobrze z plikami typu molden, znacznie szybciej niż molden, aby orbitale i bardziej elastyczne (kolor, rozdzielczość, obwiednia). Nigdy nie testowałem plików wfn.

VMD to moje obecne podejście do wizualizacji molekularnej. Jak w przypadku każdego oprogramowania, trzeba się do tego przyzwyczaić, ale bogactwo opcji, coś, co wydaje się być solidnym zestawem funkcji i ogólnie elastyczna konfigurowalność sprawiają, że jest to król wizualizatorów w mojej książce. próbowałem go tylko z wyjściem ORCA i udało mi się sprawić, że będzie działał tylko z plikami "binarnymi gOpenMol" wygenerowanymi przez narzędzie orca_plot (pliki ORCA Molden wydają się nie być w pełni odczytane) , ale jestem całkiem zadowolony z rezultatów. Kroki, które zwykle wykonuję to:

1. Uruchom obliczenia ORCA, aby pobrać pliki .xyz i .gbw
2. Uruchom orca_plot basename.gbw -i , aby wygenerować plik binarny gOpenMol .plt żądanej funkcji (orbital atomowy / molekularny, gęstość elektronowa / spinowa itp.)

3. Uruchom VMD i załaduj pliki .xyz i .plt

   • File > Nowa cząsteczka , aby przejść do okna dialogowego „Otwórz”
   • Przeglądaj ... do żądanego pliku .xyz ; Określ typ pliku powinien automatycznie wykrywać format XYZ
   • Wczytaj w celu ściągnięcia geometrii do VMD
   • Zmień „Załaduj pliki dla” do Nowa cząsteczka
   • Przeglądaj ... ”do żądanego pliku„ .plt ”; Określ typ pliku” powinno automatycznie wykryć „gOpenmol plt”
   • Załaduj , aby pobrać informacje binarne do VMD
   • Zamknij okno dialogowe „Otwórz”

4. Zmień tryb wyświetlania cząsteczek

   • Kliknij Graphics > Representations
   • W sekcji „Selected Molecule” wybierz Plik .xyz
   • W sekcji „Metoda rysowania” wybierz żądaną metodę (zwykle używam „lukrecji”)
   • Uruchom Rozdzielczość kuli i Bond Resolution i dostosuj Bond Radius według potrzeb

5. Zastosuj żądane formatowanie do izopowierzchni (y)

   • Ponownie w oknie dialogowym Reprezentacje graficzne (nie trzeba zamykać po ustawieniu metody rysowania geometrii), wybierz .plt z Selected Molecule lista rozwijana
   • Jeśli wykreślasz wielkość z regionami ujemnymi (funkcje fal orbitalnych, prawdopodobnie gęstość wirowania itp.), kliknij raz „Utwórz reprezentację”, aby uzyskać drugą „reprezentację”.
   • Zmień „Metodę kolorowania” na ColorID , a numer w rozwijanym menu na dowolny kolor pożądany dla jednej fazy (dodatni lub ujemny)
   • Zwykle ustawiam Materiał : Przezroczysty (aby zobaczyć cząsteczkę pod izopowierzchnią) ... Metoda rysowania : Isosurface ... Rysuj : Solid Surface ... Show : Isosurface ... Step : 1 ... Size:1
   • Ustaw Isovalue odpowiednio dla podpisu, pozytywne lub ujemny, wpisując liczbę w pole i naciskając Enter ; Zwykle zaczynam od wielkości 0.02
   • W razie potrzeby powtórz powyższe dla części wykresu ze znakiem przeciwnym.

Poniżej znajduje się krótki przykład - SOMO fazy gazowej monoaquo-Cu (II):

Trzy skróty klawiaturowe, których używam najczęściej są to te, które zmieniają zachowanie myszy: R to obrót, S to skalowanie (powiększanie) i T tłumaczenie.

VMD najwyraźniej może eksportować do wielu formatów plików 3-D, a także grafiki wektorowej PostScript. Bezpośredni eksport bitmap jest w porządku, jeśli nie musisz powiększać, ale pikselizuje się dość źle, jeśli to zrobisz. PostScript jest dość blokowy w gswin64, ale może działać lepiej np. W Inkscape. W tej chwili nie mam zainstalowanego IS, więc nie mogę powiedzieć, czy lepszy renderer radzi sobie lepiej.

Kolejną fajną cechą VMD jest to, że może renderować w stereo. Nawet jeśli nie masz okularów 3-D, nadal możesz patrzeć na rzeczy w stylu Magic Eye, klikając Display > Stereo > SideBySide . (Włącz Display > Stereo Eye Swap , jeśli chcesz go zobaczyć, zamiast patrzeć w dal, na krzyż).

prawdopodobnie trzeba będzie bawić się różnymi typami plików generowanymi przez każdy pakiet oprogramowania, aby znaleźć najlepszy do współpracy z VMD. Niestety nie mam kopii Molcas ani Turbomole, aby je przetestować. VMD obsługuje pliki Gaussian CUBE, więc w najgorszym przypadku można zrzucić (prawdopodobnie ogromną) siatkę i wykreślić ją w ten sposób.

Oczywiście używam Avogadro.

W Avogadro v1.1.x można nie tylko używać plików wfn, ale także przeprowadzać analizę QTAIM. Otwórz go w menu QTAIM.

Wyślij mi plik Molden, jeśli nie możesz odczytać wszystkich atomów, to dziwny błąd. Działa na każdym pliku Molden, którego próbowałem.

Możliwe jest użycie Multiwfn do konwersji plików moulden na pliki fchk, które następnie mogą być odczytane przez GaussView.

Sposób, który mnie wystarczająco zadowalał, nie jest najbardziej wydajny, Zgaduję, ale ponieważ jest skryptowalny, jest akceptowalnie łatwy i daje ładne obrazy.

Droga do zrobienia: Program kontroli jakości > plik formy > Multiwfn > plik kostki > UCSF Chimera .

1. Wygeneruj swój plik Molden

2. Użyj Multiwfn do stworzenia kostek MO:

     200 Inne funkcje (Część 2) 3 Wygeneruj plik kostki dla wielu funkcji fal orbitalnych 29,303 Siatka wysokiej jakości1 Wyprowadź dane siatki tych orbitali jako oddzielne pliki kostki  

   To da ci orb000029.cub do orb000030.cub do pracy.

3. Wygeneruj plik sesji Pythona z Chimerą, otwierając plik xyz swojej cząsteczki, ustawiając ją tak, jak chcesz i Plik > Zapisz sesję jako .

4. Napisz program, który wygeneruje tak coś takiego jak poniższe dane wejściowe, które można wprowadzić do Chimery.

     open session.pypreset apply pub 2; kolor byelementcopy plik geometry.jpeg supersample 4 dpi 100 szerokość 1450 wysokość 1068open orb000030.cubpreset apply pub 2; kolor byelementvolume # 1 poziom -0,04 kolor 0, .5, .6 poziom 0,04 kolor .9, .7, .1 krok 1 skopiuj plik orb000030.jpeg supersample 4 dpi 100 szerokość 2175 wysokość 1602close # 1… stop  

   To wejście zostanie wywołane z chimera input.cmd , który w tym momencie pokazuje tylko geometrię cząsteczki, ponieważ została zapisana w pliku sesji. Mój skrypt następnie zapisuje obraz tej geometrii, a następnie otwiera wszystkie pliki kostek, aby utworzyć ich ładne obrazy.