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[VMD] 周期性体系中选定片段IGMH分析cube文件和实际晶胞不一致导致做图问题的(笨)解决方法

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本帖最后由 Rab_b1t 于 2026-8-26 20:49 编辑

如题,考察杂化钙钛矿中有机分子和无机骨架的弱相互作用(主要是氢键),使用vasp对结构进行优化前,偷懒觉得反正是算周期性结构,就只是合适扩胞后跑完拿molden文件放进Multiwfn,对其中进行的一个有机分子作为片段1,剩余作为片段2,做片段1周围+extension distance的IGMH分析,等到得到cube文件想做图的时候傻眼了。因为显然这样得到的cube文件记录的是选定片段+extension distance的一个方盒子,而未提前在计算前调整位置的目标分子漏在了外面,使用vmd中periodic的选项就会因为方盒子和实际晶胞大小不一致,导致不能将periodic产生的image和本身组合起来,如图:

(这里使用的vesta进行展示,有机分子涉及未发表工作,故而隐去,方框代表cube文件的数据范围,isosurface大因为vesta会默认设置较小isovalve展示,本例中也需要这么大以说明,右下可以明显观察到无机骨架已经进到了片段内,说明方盒子和实际晶胞大小不一致导致错位,使得漏在外面的有机分子不能很好的通过周期性复制被无机骨架包裹进行做图展示)



解决方法:
在Multiwfn中导入同款cif,扩胞到足够大小,使得在IGMH分析中同等状态的分子可以被无机骨架完整包围,展示所有弱相互作用发生的位置,并将整个体系向-n1*i,-n2*j,-n3*k移动,i,j,k分别是原始晶胞的x,y,z轴大小(单位Å),n1,n2,n3是自然数,导出pdb再导入vmd,保留适合原子(参考Sobereva老师《VMD里原子选择语句的语法和例子》(http://sobereva.com/504)和《Multiwfn中非常实用的几何操作和坐标变换功能介绍》(http://sobereva.com/610)),即可正常做图,如图。


(同上有机分子隐去。实际效果非常好!!!!清晰的展示了基本上所有氢键,与基于晶体结构进行的分析高度一致)



当然,在使用这种笨方法,消耗大量没必要的时间之前,有以下几个方法可以完全避免这种麻烦:
1.算之前就用Multiwfn把分子放到合适的位置再输出vasp的input文件,这样跑完的cube文件放进vmd直接保留合适原子即可
2.不关心IGMH分析时间,则可以不选择片段+extension distance的方法,直接将整个cell分析完,但这样通常会花更多的时间和产生大的多的多的cube文件(格点数飙升)。当然,利用Sobereva老师《通过格点屏蔽巨幅降低IGMH可视化分析片段间相互作用的耗时》一文(http://sobereva.com/756)可以极大程度避免这种方法带来的痛苦
3.优化的晶胞已经扩胞到足够大,则选择被无机骨架完整包围的有机分子进行分析

最后是还没研究明白的地方,望知道的老师同学不吝赐教:
vmd读取cube的时候通过pbc box -on观察到的盒子大小和vesta中并不一致,使得该错位问题(起码对于已经算了的几个体系而言)只在x轴上产生,y轴和z轴则无问题。如图展示-x self +x的图像,原本应该链接在一起的无机骨架分离

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