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sobereva至尊木蟲 (著名寫手)
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Multiwfn結(jié)合VMD繪制AIM拓?fù)浞治鰣D 已有2人參與
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Multiwfn結(jié)合VMD繪制AIM拓?fù)浞治鰣D 實(shí)空間函數(shù)的拓?fù)浞治鍪荕ultiwfn（http://multiwfn.codeplex.com）的重要功能之一，電子密度及其拉普拉斯函數(shù)的拓?fù)浞治鍪茿IM分析中的核心，而ELF、LOL的拓?fù)浞治鲈诜治龀涉I方式、芳香性等問題上也有重要應(yīng)用。在Multiwfn中這些都可以通過主功能2來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于實(shí)空間函數(shù)的拓?fù)浞治龅幕靖拍詈驮贛ultiwfn里的操作在此帖都有介紹：《使用Multiwfn做拓?fù)浞治鲆约坝?jì)算孤對(duì)電子角度》（http://hi.baidu.com/sobereva/item/c84fa5089156806dd55a11c3） 雖然Multiwfn的拓?fù)浞治龉δ鼙旧砭湍芾L制出臨界點(diǎn)和拓?fù)渎窂�，也足夠滿足通常的需要，但是如果想得到更漂亮的效果，或者更自由地控制顯示方式，則可以將分析結(jié)果從Multiwfn導(dǎo)出并通過VMD程序來繪制。此文就介紹下過程。這里以苯酚的電子密度拓?fù)浞治觯ɑ蚍QAIM拓?fù)浞治觯槔齺碚f明。 首先我們還是先照常在Multiwfn里找出體系的各種臨界點(diǎn)并生成鍵徑。啟動(dòng)Multiwfn，然后依次輸入 examples\PhenolDimer.wfn 2 //主功能2 2 //以原子核位置作為搜索臨界點(diǎn)的初猜 3 //以每?jī)蓚�(gè)原子的中點(diǎn)作為搜索臨界點(diǎn)的初猜 0 //查看結(jié)果 從命令行界面中可以看到找出了61個(gè)臨界點(diǎn)，并且Poincare-Hopf關(guān)系已經(jīng)滿足了。同時(shí)從蹦出來的圖形窗口中也可以憑直覺看到該有的臨界點(diǎn)也都有了，說明臨界點(diǎn)都找全了。于是關(guān)閉窗口，然后選8，就把鍵徑都生成了，這即是(3,-3)和(3,-1)臨界點(diǎn)之間的拓?fù)渎窂�。雖然也可以再選9把(3,+1)和(3,+3)之間的拓?fù)渎窂缴沙鰜�，但沒太大價(jià)值，這里就不做了。然后選0，可以看到臨界點(diǎn)和鍵徑都出現(xiàn)在圖中了，紫/橙/黃/綠小球分別代表核臨界點(diǎn)/鍵臨界點(diǎn)/環(huán)臨界點(diǎn)/籠臨界點(diǎn)。如果點(diǎn)擊窗口右側(cè)"Paths labels"復(fù)選框，還可以看到每條鍵徑的序號(hào)，如下所示  關(guān)閉圖形窗口，然后將臨界點(diǎn)和拓?fù)渎窂蕉紝?dǎo)出為.pdb文件。具體做法是選-4進(jìn)入臨界點(diǎn)修改/導(dǎo)出界面，然后選6 Export CPs as pdb file in current folder，臨界點(diǎn)就被導(dǎo)出到當(dāng)前目錄下的CPs.pdb里了，每個(gè)臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)此文件中的一個(gè)原子，并且如屏幕提示所示，不同元素的原子對(duì)應(yīng)不同類型臨界點(diǎn)，即碳/氮/氧/氟分別對(duì)應(yīng)(3,-3)/(3,-1)/(3,+1)/(3,+3)。選0退回到拓?fù)浞治鲋鞑藛�，再進(jìn)入選項(xiàng)-5，即修改、顯示、導(dǎo)出以及計(jì)算拓?fù)渎窂缴系男再|(zhì)的界面。然后選6 Export paths as paths.pdb file in current folder，這樣拓?fù)渎窂骄捅粚?dǎo)出到當(dāng)前目錄下的path.pdb里了。實(shí)際上拓?fù)渎窂骄褪怯梢贿B串緊挨著的點(diǎn)來表示的，整體來看就連成了曲線。在path.pdb里，這些構(gòu)成鍵徑的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)個(gè)碳原子，每個(gè)原子所屬殘基編號(hào)就對(duì)應(yīng)于拓?fù)渎窂降木幪?hào)。 下面我們就要在VMD中繪圖了。VMD是個(gè)十分靈活、效果出色的免費(fèi)的分子可視化軟件，下載地址見http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/。這里用VMD1.9版。 啟動(dòng)VMD，將CPs.pdb拖到主窗口VMD Main中，然后就會(huì)看到一副雖然有點(diǎn)藝術(shù)感，但是連線亂七八糟的圖，這是因?yàn)閂MD自動(dòng)判斷了原子間連接關(guān)系。我們選Graphics-Representation來改變顯示方式。這里讓(3,-3)臨界點(diǎn)都用紫色圓點(diǎn)顯示，就改成下圖中這樣，即Selected Atoms輸入name C，Drawing Method用Points，Coloring Method用ColorID并自己指定顏色，大小通過Size來調(diào)  然后把(3,-1)也顯示。點(diǎn)擊Create Rep新建顯示方式，輸入name N，然后設(shè)定好繪制方法、顏色和尺寸。然后再類似地顯示出(3,+1)和(3,+3)，它們用name O和name F選擇。最后繪制的效果如下。為了凸顯(3,-3)臨界點(diǎn)，它的size由默認(rèn)的11改為了20。  上圖用的是黑色背景，臨界點(diǎn)位置看得很清楚，但是如果用白色背景（命令行窗口輸入color Display Background white），臨界點(diǎn)的顏色應(yīng)該用得深一些。 接下來顯示鍵徑。我們把paths.pdb拖進(jìn)VMD Main窗口，進(jìn)入Graphics-Representation后確認(rèn)Selected Molecule已經(jīng)切換到paths.pdb了。將Drawing Method改為Points，Size改為1，顏色改為青色。這時(shí)圖像看起來效果已經(jīng)很好了。  我們還可以對(duì)圖像進(jìn)行更進(jìn)一步修改。比如，我們想讓兩個(gè)苯酚之間的鍵徑和分子內(nèi)的鍵徑區(qū)分開以便觀察。為此，我們先從本文的第一張圖找出分子間鍵徑的編號(hào)，可以看出編號(hào)是35 36 55 56 49 50。然后我們?cè)诎焰I徑對(duì)應(yīng)的selected atoms框的內(nèi)容由默認(rèn)的all改為all not resid 35 36 55 56 49 50，這時(shí)由圖可見只剩下分子內(nèi)的鍵徑顯示在圖中了。然后點(diǎn)擊Create Rep，將新的顯示方式的所選原子設(shè)為resid 35 36 55 56 49 50，然后把顏色設(shè)為紅色。我們?cè)僮鲂┱{(diào)整，比如這里把分子內(nèi)的鍵徑加粗（即設(shè)大size），相應(yīng)地把(3,-3)和(3,-1)臨界點(diǎn)的size也加大一些，并且不讓(3,+3)顯示出來，最終的圖像如下所示  可見顯示效果非常不錯(cuò)。依照這種方法，還可以繪制諸如ELF、LOL等實(shí)空間函數(shù)的拓?fù)渎窂剑僮鬟^程一樣，這里就不累述了。 Multiwfn雖然內(nèi)建了很方便的可視化結(jié)果的功能，但為了靈活性考慮很多地方都留出了專門的選項(xiàng)用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)，以便通過外部程序諸如VMD、sigmaplot等程序繪圖，以滿足一些有個(gè)性用戶的需求。使用Multiwfn時(shí)應(yīng)當(dāng)多嘗試，對(duì)照著手冊(cè)相應(yīng)章節(jié)領(lǐng)會(huì)各個(gè)選項(xiàng)的含義。Multiwfn的靈活性與VMD的靈活性相結(jié)合使得繪制許多需要用戶高度自定義的圖像成為了可能，這是其它任何程序都無法代替的。其它的Multiwfn與VMD相結(jié)合進(jìn)行繪圖的例子見《通過鍵級(jí)曲線和ELF/LOL/RDG等值面動(dòng)畫研究化學(xué)反應(yīng)過程》（http://hi.baidu.com/sobereva/item/e839b2d2efd0aadf241f4015）和《使用Multiwfn結(jié)合VMD分析和繪制分子表面靜電勢(shì)分布》（http://hi.baidu.com/sobereva/item/692f9a83d8e9a5c8b071545d）。 |
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