3. 可视化电子结构

3.1. 通过.mwfn实现电子结构可视化

本例中使用的文件可以在这里下载:Files.

  1. 此处以 15-冠醚-5 闭壳层分子体系的单点能计算为例,通过 Qbics-MolStar 可视化其电子结构;

  2. 通过访问与安装,可视化文件或SMILES代码:的两种方法(拖拽 / 选择文件)使 .mwfn 文件在 Qbics-MolStar 界面显示渲染,结果如下:

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  1. 可以观察到,界面左侧会弹出当前渲染体系的文件名:15-Crown-5.mwfn:

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  1. 渲染体系的分子轨道:

    • 鼠标移动至文件名所在位置,点击右键,选择 View Molecular Orbitals 以实现分子轨道渲染的准备工作:

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    • 点击 View Molecular Orbitals 选项后,会提示当前分子体系的轨道序号。轨道序号越大,轨道的能量越高。同时,``occ``表示当前轨道的占据数。

      • occ=0 表示未占据的虚轨道;

      • occ=2 表示完全占据的轨道;

      • occ=1 通常表示开壳层体系中的单占轨道。

    • 如下图展示,我们发现,轨道序号60为最高占据轨道HOMO,为最后一个 occ=2 的轨道。轨道序号61为最低非占据轨道,为第一个 occ=0 的轨道。

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    • 此处,我们点击轨道序号60,以 HOMO 轨道为例进行轨道渲染。默认渲染结果如下:

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  2. 调整分子轨道渲染样式

    • 调整分子轨道渲染的透明度

      • 点击右侧 Actions 按钮弹出渲染样式修改框,此处我们修改正相位轨道区域。

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      • 默认 typeIsosurface 选项,除此选项之外,还包括 Direct Volumn, Dot, Segment 以及 Slice

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      • 在选中 Isosurface 的基础之上,点击右侧的 Type Properties 按钮以进一步获得样式修改选项:

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      • Opacity 一栏内,通过拖拽进度条或直接键入数字的方式,自定义轨道展示透明度:

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      • 默认情况下 Opacity 的数值为 0.4。 此处,我们将 Opacity 调整至0.8,为您演示分子轨道样式的改变:

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    • 调整分子轨道渲染的颜色

      • 在当前界面右下角,点击色块以获得 Select Color 选项,此处我们修改负相位轨道区域:

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      • 您可以有两种方式去调整分子轨道渲染的颜色:
        1. 直接选用 Select Color 下方默认的色块,如湖蓝色。

        2. RGB 选项 中,可以手动输入数值来指定渲染颜色,如 RGB(199, 21, 133)

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    • 调整分子轨道等值面的数值方式:
      • Iso Value Kind 部分存在两种调整等值面的选项
        • absolute:使用绝对数值来定义等值面

        • relative:使用相对比例来定义等值面(默认)

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      • 若我们选取默认 relative 作为等值面定义的方式,其 Iso Value 数值默认为了 ±5。 您可以通过拖拽进度条或直接键入数字的方式去修改 Iso Value 的数值。 在这里,我们以正相位轨道区域为例,分别为您提供了默认数值(5)下的分子轨道渲染以及手动修改(0.45)的分子轨道渲染结果:

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      • 若我们选取 absolute 作为等值面定义的方式,您同样可以通过拖拽进度条或直接键入数字的方式去修改 Iso Value 的数值。在这里,我们同样以正相位轨道区域为例,分别为您提供了默认数值( 0.042789)下的分子轨道渲染以及手动修改(0.0045)的分子轨道渲染结果:

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  3. 渲染体系的其它电子性质, 如 :guilabel:`electron density`(电子密度):

    • 点击删除或不可见按钮,以消除后续操作中分子轨道显示造成的影响:

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    • 与查看分子轨道的方式类似。 将鼠标移动至文件名所在位置,点击右键,选择 View Other Wavefunction Properties

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    • 在弹出的窗口界面,Format 一栏选择 Electron Density,以实现电子密度的渲染:

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    • 点击 Apply,实现渲染操作。在这里,我们同时将 Iso Value` 调整为 0.5,以便于显示观察:

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    • 渲染结果如下所示:

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