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晶體結構可視化軟件 VESTA使用教程（下篇）

來源：測試GO 時間：2021-01-22 16:07:23 瀏覽：91839次

1引言

在“晶體結構可視化軟件VESTA使用教程（上篇）”一文中，我們對VESTA軟件進行了基礎介紹，并詳細地敘述了如何利用該軟件建立晶體結構和查看晶體結構信息。但以上內容僅為九牛一毛，關于VESTA可視化軟件的應用和功能還有很多，要想最大化利用該軟件，就應該充分掌握其功能。因此，接下來我們在本文繼續對如何使用VESTA軟件來調整晶體結構以及美化晶體結構等方面進行深入的講解。

2調整晶體結構

首先打開安裝的VESTA軟件，直接導入ZnS的晶體結構文件，或手動建模，具體方法參照上文，此處不再贅述。

2.1調整晶胞參數

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。在該界面上可以對晶胞參數進行調整，即圖中紅色方框標記處。由于此處使用的ZnS是立方結構，因此這里只能對晶胞長度a進行調整。

圖1

2.2降低晶體對稱性

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

圖2

2.3增加原子種類和調整原子位置

按照圖6的操作，依次點擊“Edit→EditData→Structureparameters”，打開了“Structureparameters”頁面（圖7），單擊“New”并輸入原子參數就可增加原子，本文以添加Na原子為例，在紅色方框內輸入Na的原子參數，就可以得到對應的原子信息（圖8），點擊“Apply”后能在VESTA軟件的繪圖區域觀察到一個綠色Na原子的存在，如圖9所示。此外，如果先選中已有的原子，則可以對原子位置進行調整。

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Na原子（綠色）

圖4

2.4刪除原子

在進行VESTA軟件實操時，有時候根據情況需要刪除原子，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，點擊刪除即可；（2）表觀刪除：如圖11，選中原子，按下“Delete”即可。此時原子僅僅不顯示，進入“EditData”選項卡中的“Structureparameters”頁面可以發現原子還是存在的，再次點擊“Appy”就可以重新顯示出來，如圖12所示。

圖5

2.5構建超晶胞

在“EditData”選項卡中的“UnitCell”頁面中單擊“Transform”，彈出包含轉換矩陣信息的界面（圖13）；如圖14所示，在該界面中輸入轉換矩陣（這里表示“b軸×2”），并單擊“OK”；系統會自動回到如圖15的界面，然后點擊“Apply”就可得到如圖16所示的結果。

圖13點擊Transform鍵圖14輸入轉換矩陣

圖6

圖15點擊“Apply” 圖16構建好的超晶胞

圖7

3美化晶體結構

3.1修改總體外觀

通過“View→OverallAppearance”即可打開總體外觀調整界面，在此處可以對繪圖窗口圖形的總體外觀進行調整，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。

3.2修改晶體結構顯示方式

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

圖19調整晶體結構顯示方式圖20晶體結構顯示方式

圖8

3.3調整原子、鍵和多面體等顯示特性

晶體結構中的晶胞邊框、原子大小與顏色、鍵和多面體等顯示特性都可以在“Properties”界面中進行調整。按照圖25-26的方式，均可打開“Properties”的界面（圖27）。

圖27“Properties”的界面

圖9

3.3.1調整晶胞邊框和坐標軸

同樣地，在“Properties”界面的“General”頁面中，如圖28的紅色方框標記所示，我們可以輕易地調整是否顯示晶胞邊框、線框類型、粗細以及顏色。同時，也可對是否顯示坐標軸及坐標軸標簽進行調整

圖10

3.3.2調整原子大小和原色

在“Properties”界面的“Atoms”頁面中，我們可以對原子的大小和顏色等各種性質進行調整，本文以調整ZnS晶體結構中的S原子的顏色為例，調整前后的對比圖如圖30-31所示。

圖11

圖12

3.3.3調整鍵的顯示

在“Properties”界面的“Bonds”頁面中，如圖32所示，可以對鍵的各種顯示方式進行調整，其中包括單顏色、雙顏色和漸變線在內的六種類型。前述操作方式僅針對于晶體結構中存在“鍵”的情況，而對于原子之間不存在“鍵”的情況，可以按照

圖32調整鍵的顯示方式圖33打開“Bonds”界面

圖13

3.4顯示晶面

按照圖35的方式，通過“Edit→LatticePlanes”的順序打開編輯晶面的界面（圖36），然后按照圖37的操作，通過新建晶面來顯示晶面。

圖14

4輸出數據或圖片

在完成建立、修改并美化好晶體結構之后，可以通過“File→ExportData”的方式輸出結果，將其保存為各種數據文件或者圖片（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將結果輸出為數據文件或圖片的方式圖39“ExportData”的保存界面

圖15

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

圖40調整Scale因子圖41保存數據文件或圖片的詳情

圖16

5其它功能

VESTA軟件除了可以用來顯示材料的晶體結構之外，也常常用來進行以下工作：（1）進行與簡單的理論計算相關的晶體結構建模；（2）獲取理論XRD譜圖（圖41-42）；（3）查看與電子結構相關的理論計算結果（圖43）；（4）轉化晶體結構文件類型。

圖17

6參考文獻

[1]朱純.VESTA三維顯示軟件在結構化學晶體結構教學中的應用[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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