【技術專欄】晶體結構可視化軟件Diamond入門教程（附安裝包）

Alisa 5年前 (2019-03-23) 52236瀏覽

【引語】

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在材料科學與工程學科里，物質的晶體結構占據著至關重要的地位。為了生動詳細的描述和展示材料的晶體結構，我們需要將其進行可視化。在此，我們就向大家介紹一個簡單強大的晶體結構可視化軟件Diamond，讓你也能輕易地繪制出漂亮的晶體結構圖。

圖1?采用Diamond繪制出的晶體結構示意圖

1 軟件簡介

Diamond是德國波恩大學Crystal Impact GbR公司開發研制的一個化學專業軟件。它是一款在原子水平實現晶體結構可視化的軟件，包括分子和聚合物擴展、多面體、搜索結構數據、自動和批量創建結構圖片等功能，支持晶體結構著色和渲染以及批注。Diamond的功能非常強大，除了通過簡單的向導功能進行繪圖，它還有這各種各樣的高級功能。通過將晶體結構可視化，你可以了解晶體結構的構造原理，繪制出用來出版的高質量圖片，以及向聽眾進行展示。它廣泛應用于原子，分子和固體化學以及表面和材料科學。

自開發至今，它經歷了1.0、2.0、3.0，4.0等幾代產品，其功能也在不斷完善，最新的版本是Diamond 4.5.3。

圖2?Crystal Impact GbR官網

2 安裝介紹

????1）首先將軟件包進行解壓縮，其中dm3demo.exe是安裝程序，yourlicense.lic是安裝許可證，安裝注意事項可以查看安裝須知文件；

圖3?解壓后的軟件包

2）雙擊dm3demo.exe進入安裝向導，按照如圖4所示的安裝步驟安裝軟件；

圖4?安裝過程（1-4）

3 軟件界面說明

Diamond軟件圖標如圖5所示，是一顆鉆石。雙擊該圖標即可打開軟件主程序，隨后我們可以打開一個之前的文檔，如圖6所示，顯示的是Li₂O的晶體結構示意圖。圖6中的窗口可以分為8個不同的區域，依次是：

1）標題欄：顯示程序名稱和當前文檔名字；

2）菜單欄；

3）頂部工具欄：主要有新建，打開，保存，錄制視頻等功能；

4）導航欄：導航到不同的文檔及其子內容；

5）繪圖窗口；

6）表格面板：顯示主要的晶體結構數據；

7）屬性面板：顯示結構圖的各類信息以及當前選中的對象；

8）底部工具欄。

圖5?Diamond軟件圖標

圖6 Diamond軟件界面

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4 操作示例

下面我們就以繪制如圖7所示的氧化鋰的晶體結構為例來說明基本的繪圖操作。

圖7 氧化鋰的晶體結構

1）下載氧化鋰的CIF文件，這部分可參考之前的文章：《一篇文章搞懂晶體學信息文件CIF及其獲取方法》；

圖8?下載好的Li₂O的CIF文件

2）如圖9所示，運行Diamond軟件，打開Li₂O的CIF文件；

圖9?打開軟件導入CIF文件

3）此時軟件會自動運行“文件導入助手”程序，幫助我們正確的導入文件。第一頁是歡迎頁；第二頁用來檢查軟件自動識別的文件類型是否正確，如果有錯誤可以在下拉菜單里面選擇正確的文件格式；第三頁用來選擇是否自動讓軟件來繪制晶體結構圖；第四頁是最后一頁，可以勾選“不再顯示該助手”，這樣軟件下次將會自動完成文件導入的操作，然后點擊完成。

圖10 文件導入助手

4）隨后軟件會自動運行“結構圖像繪制助手”，如圖11所示；如果之前已經有其他結構圖存在，可以勾選“Destroy?all atoms, bonds, ets.”復選框；

圖11 結構圖像繪制助手

5）接下來是設置原子的顯示方式，在這里我們選擇填充原子到單位晶胞，然后點擊下一步；

圖12 設置原子填充單位晶胞

6）在這個頁面，可以設置其他一些與原子相關的結構。如創建晶胞邊界，連接原子等。我們所繪制的氧化鋰的晶體結構是要在O原子周圍繪制Li多面體，因此在這里我們選擇“Create?polyhedral around”，然后在中心元素那里輸入“O”，隨后點擊下一步；

圖13 設置其他與原子相關的結構

7）本頁面提供了圖像設計的一些基本功能。如改變模型（球棍模型，線型，比例填充模型等），屏幕布局，背景顏色，顯示質量，避免重復的原子主色等；

圖14 圖像設計頁面

8）接下來，我們可以選擇觀察結構模型的方式。我們可以選擇最佳投影，無變化，以及沿某一晶向觀察。對于投影方式，我們還可以選擇平行投影和中心投影。最后記得勾選上“Adjust enlargement factor and position to fit picture in drawing area”以使圖像大小自動調整適應繪圖區。然后點擊完成。

圖15 查看圖像設置

9）軟件自動繪制的圖片可能如下圖所示，沒有立體感，也不是特別美觀，這就需要我們對它進行調整。圖片調整的主要內容都在如圖17所示的“Picture”菜單下面

圖16 自動繪制出來的圖片

圖17 Picture菜單下面的內容

10）對繪制出來的圖片進行調整；

調整Representation：勾選Rendering（渲染）和Lighting（燈光）；

圖18 調整Representation

調整Atom?Designs：將O原子調為紅色，Li原子調為藍色，同時還可以調整原子的大小；

圖19 調整Atom?Designs

調整Polyhedron?Design：將Fill?color改為粉色，設置透明度為0.4，然后調整多邊形邊框的顏色和寬度；

圖20 調整Polyhedron?Design

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調整Cell?Edges?Design：更改晶胞邊框的顏色，寬度和線的類型；

圖21 調整Cell?Edges?Design

調整坐標系統：在坐標處右擊，打開Coordinate?System設置對話框，然后對其進行調整，從而得到如下圖所示的效果；

圖22 調整坐標系統

調整圖例：在圖例處右擊，打開legend設置對話框，然后調整原子的大小，標注字體的顏色和尺寸，將邊框大小調整為0，即可得到如圖所示的效果。

圖23 調整圖例

最終效果如圖24所示：

圖24 最終效果圖

11）將結構圖導出。首先，如圖25所示，調整圖片的版式，將其設置為位圖（bitmap），分辨率至少設為300，然后調整圖像的寬和高。分辨率越大，寬和高越大，導出的圖形也越清晰。隨后，按照圖26所示的步驟將圖像進行導出。同時，還要將文件另存為Diamond專用的“.diamdoc”文件，以便后面繼續進行編輯調整。

圖25 調整圖像版式