【Qbics-MolStar教程3】可视化波函数

coolrainbow

大家好，我在这里想推广一下我们开发的分子可视化与建模软件Qbics-MolStar，欢迎大家安装使用！

Qbics-MolStar基于开源程序Mol*开发，但是我们在上面做了海量的二次开发工作，使它几乎支持所有的化学对象可视化（分子、轨迹、波函数甚至正在开发的粗粒化模型）。作者作为长期一线的计算化学研究人员，在开发过程中提供的功能兼容计算化学以往的大部分经验（如VMD选择语法、Pymol选择语法、GaussView建模界面等、Multiwfn选项等），从而大大降低学习门槛。

程序提供网页版和Windows桌面版，前者用浏览器打开即用（手机都可以），后者绿色安装，可以在线升级。软件在不断开发中，欢迎大家提出宝贵意见。我们将根据用户的建议随时改进！

立即使用：http://molstar.szbl.ac.cn/viewer/

部分效果请参见：Qbics-MolStar Gallery — ZHANG Jun's Website documentation

Qbics-MolStar教程（不断更新中）：Qbics-MolStar教程 — Qbics-MolStar 1.0 documentation

也请大家关注下我们开发的量子化学程序Qbics:  http://zhjun-sci.com/qbics

本期为大家演示如何用Qbics-MolStar可视化波函数。大部分波函数结构，如mwfn，molden，fchk等都可以直接用Qbics-MolStar实现可视化。

Qbics-MolStar后端使用Multiwfn进行数据计算。


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.

• 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;

• 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：

  
  

• 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：

  
  

• 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:

    
    

  • 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。

    
    

  • 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：

    
    

  
  

• 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。

      
      

    • 默认 type 为 Isosurface 选项，除此选项之外，还包括 Direct Volumn, Dot, Segment 以及 Slice。

      
      

    • 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：

      
      

    • 在 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：

      
      

    • 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：

      
      

    
    

  • 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：

      
      

    • 您可以有两种方式去调整分子轨道渲染的颜色：
      

      • 直接选用 Select Color 下方默认的色块，如湖蓝色。

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

        
        
      
      

    
    

  • 调整分子轨道等值面的数值方式：
    
    • 在 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）

        
        
      
      

    • 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：

      
      

    • 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：

      
      
    
    

  
  

• 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：

    
    

  • 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：

    
    

  • 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：

    
    

  • 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：

    
    

  • 渲染结果如下所示：

    
    

  
  

  
  

beefly

可以实现vmd或者iboview那种玻璃光泽的质感吗？

hebrewsnabla

今天发现使用 fch 文件进行可视化轨道时，网页会变为空白，console 报错为 Uncaught TypeError: can't access property "Occ", s is undefined，qbics-molstar 版本为 0.2.8 [11/25/2025, 5:44:22 PM]。我记得似乎前几天的版本还是可以正常可视化 fch 的轨道的。

EDIT：该问题在 0.2.9-beta.1 版本已修复。

coolrainbow

beefly 发表于 2025-9-24 17:10
可以实现vmd或者iboview那种玻璃光泽的质感吗？

那个材质参数有么，如果有我们可以弄上去