Crystal Structures Editor

Structure Builder - Crystal Structures Editor

Structure Builder jest apliakcją umożliwiającą użytkownikowi tworzenie struktur krystalicznych. Jest to oprogramowanie posiadające funckjonalność podobną do oferowanej przez komercyjne i open source'owe programy takie jak: GoVasp i XCrysDen. W skład apliakcji wchodzą: interfejs do tworzenia danych wejściowych (NanoStruct Builder) oraz graficzny edytor (Nano Editor). Pierwszy z nich generuje geometrię współrzędnych krystalograficznych na podstawie zdefiniowanych: grupy symetrii, wektorów sieci przestrzennej oraz kątów. Stworzona geometria stanowi dane wejściowe do drugiej części aplikacji - Nano Editora. Nano Editor umożliwia tworzenie, edytowanie oraz manipulację super komórek. Ponadto daje możliwość wygenerowania pliku będącego wejściem dla pakietu Abinit.

NanoStruct Builder

NanoStruct Builder jest aplikacją dostępową do programu Spacegroup. Generuje pliki zawierające modele dnaych, które są następnie przetwarzane przez Nano Editor.

Aby stworzyć nowy plik z modelem danych należy wprowadzić wszystkie niezbędne informacje. Przede wszystkim należy wybrać odpowiednią grupę symetrii (w zakładce Symmetry - rys.1).
NanoStruct Builder main view.NanoStruct Builder main view.

Następnie należy kliknąć na zakładkę Cell. W wybranym widoku należy zdefiniować kąty, wektory sieci przestrzennej i liczbę komórek, które mają być powielone w każdym kierunku (rys.2). Ostatnie pole określa czy komórka prymitywna ma być znaleziona.
NanoStruct Builder - widok do wprowadzania danych.NanoStruct Builder - widok do wprowadzania danych.

Następnie należy kliknąć na zakładkę Atoms. W tym widoku można zdefiniować atomy (rys.3), z których struktura będzie się składać. W tym celu należy kliknąć na przycisk Add atom. W wyniku tego działania powinna pojawić się tablica Mendelejewa (rys.4), z której należy wybrać pożądane atomy. W przypadku gdy ma być wybranych więcej niż jeden atomów tego samego typu, należy na podany atom klikać wybraną liczbę razy. Po wybraniu wszystkich atomów, należy zamnkąć okno z tablicą.
NanoStruct Builder - widok definiowana atomów.NanoStruct Builder - widok definiowana atomów.
Tablica Mendelejewa potrzebna do wyboru atomów.Tablica Mendelejewa potrzebna do wyboru atomów.

Po zdefiniowaniu atomów istnieje możliwość określenia ich współrzędnych. Aby wprowadzić koordynaty należy kliknąć w tabeli na wybrany atom i wpisać odpowiednie wartości (rys.5).
NanoStruct Builder - definiowane współrzędnych atomów.NanoStruct Builder - definiowane współrzędnych atomów.

Po zdefiniowaniu wszystkich potrzebnych danych wejściowych istnieją dwie możliwości wygenerowania pliku zawierającego model danych. Można kliknąć na przycisk Create structure aby stworzyć strukturę bazując na wektorach i kątach, bądź też klinąć na przycisk Produce crystal, który wywoła aplikację Spacegroup i spowoduje utworzenie struktury krystalicznej bazując na zdefiniowanej grupie symetrii (rys.6).
Dwa przyciski umożliwiające wygenerowanie modelu danych na dwa różne sposoby.Dwa przyciski umożliwiające wygenerowanie modelu danych na dwa różne sposoby.

Wygenerowana struktura (plik z rozszerzeniem *.sbx) może być załadowana do Nano Editora

Nano Editor

Nano Editor umożliwia w prosty i intuicyjny sposób tworzenie, manipulowanie oraz edytowanie super komórek.

Layout Nano Editor'a

Główny widok Nano Editora. Numery odnoszą się do paneli, które wchodzą w skład Nano Editora.Główny widok Nano Editora. Numery odnoszą się do paneli, które wchodzą w skład Nano Editora.

Dostarcza zestaw narzędzi służących do graficznego manipulowania modelem. Wszystkie narzędzia znajdują się w lewym panelu (numer 1). Dokładniejszy opis każdego z nich można znaleźć w kolejnych rozdziałach.

W środkowym panelu wyświetlany jest model komórki (numer 2).

W prawym panelu (numer 3) znajdują się trzy zakładki do edycji modelu. Dokładniejszy opis każdej z nich można znaleźć w kolejnych rozdziałach.

W lewym dolnym roku (numer 4) znajduje się mał ikona informująca o trybie wyświetlania modelu: rotacja lub przesuwanie.

Pobieranie danych

W przypadky gdy żaden model nie jest załadowany do Nano Editora, jedynie przycisk Show nano schema jest aktywny (rys.1). Przycisk ten umożliwia załadowanie danych wygenerowanych w NanoStruct Builderze. Po kliknięciu w omawiany przycisk pojawia się okno służące do wyboru pliku. W oknie tym należy wybrać wcześniej utworzony plik (pliki z rozszerzeniem *.sbx). Po załadowaniu modelu, powinien się on pojawić w środkowym panelu aplikacji, a wszystkie pozostałe przyciski powinny stać się aktywne.
Nano Editor - załadowanie danych.Nano Editor - załadowanie danych.

Manipulowanie modelem

Narzędzia służace do manipulacji modelem.Narzędzia służace do manipulacji modelem.

Model wyświetlany w środkowym panelu, może być w prosty sposób manipulowany za pomocą myszki.
Wszystkie omawiane poniżej narzędzia znajdują się w lewym panelu aplikacji.

Gdy model jest w trybie rotacji (ikona rotacji jest wyświetlana w lewym dolnym rogu aplikacji - rys.1.1), ruchy myszka powodują rotację modelu. W przypadku gdy model jest w trybie przesuwania (ikona przesuwania jest wyświetlana w lewym dolnym rogu aplikacji - rys.1.2), ruchy myszką powodują przesuwanie modelu w określonym kierunku. Aby określić tryb należy kliknąć na jeden z przycisków przedstawionych na rysunkach 1.3 i 1.4.

W każdym z wymienionych trybów można zazanczyć dowolne atomy poprzez klikanie na nie. Istnieje także możliwość zaznaczenia wszystkich atomów poprzez kliknięcie na przycisk przedstawiony na rysunku 1.5. W momencie gdy atom jest zaznaczony, jego kolor zmienia się na kolor żółty (rys.2). Aby odznaczyć poszczególne atomy nalezy ponownie na nie kliknąć. By odznaczyć wszystkie atomy, należy kliknąć na przycisk przedstawiony na rysunku 1.6. Konieczność zaznaczania atomów została opisana w rozdziale Edycja komórki.
Zaznaczone atomy.Zaznaczone atomy.

Pozostałe dwa przyciski przedstawione na rysunkach 1.7 i 1.8 służą odpowiednio do przybliżania oraz oddalania wyświetlanego modelu.

Zmiana wyglądu

Manipulowanie wyglądem modelu.Manipulowanie wyglądem modelu.

Nano Editor zawiera zestaw funckji umożliwiających różne tryby wyświetlania modelu. Wszystkie przedstawione poniżej przyciski są dostępne w lewym panelu aplikacji.

  • rys.1.1 - wyświetlanie współrzędnych komórki
  • rys.1.2 - wyświetlanie współrzędnych katrezjańskich
  • rys.1.3 - ustawienie kamery w domyślnej pozycji
  • rys.1.4 - wyświetlanie atomów, które należą do prymitywnej postaci komórki
  • rys.1.5 - wyświetlanie atomów, które należą do elementarnej postaci komórki
  • rys.1.6 - wyświetlanie obrysu komórki
  • rys.1.7 - chowanie obrysu komórki

Poniżej przedstawiona jest różnica pomiędzy komórką prymitywną i elementarną tego samego modelu. W komórce elementarnej pojawiły się atomy na wszystkich narożnikach (w komórce prymitywnej tylko na jednym narożniku występował atom), oraz atomy na czterech ścianach (w komórce prymitywnej atomy znajdowały się tylko na dwóch ścianach). Postać elementarna komórki jest jedynie reprezentacją graficzną, a nie rzeczywistym odwzorowaniem komórki.

Po lewej stronie wyświetlona jest komórka prymitywna. Po prawej stronie wyświetlona jest odpowiadająca jej komórka elementarna.Po lewej stronie wyświetlona jest komórka prymitywna. Po prawej stronie wyświetlona jest odpowiadająca jej komórka elementarna.

Edycja komórki

Wszystkie dostępne funkcje umożliwiające edycję komórki, zostały zebrane w prawym panelu aplikacji. Panel ten zawiera trzy zakładki przedstawione na poniższym rysunku.

Zakładki prawego panelu.Zakładki prawego panelu.

Poniżej znajdują się linki do stron opisujących każdą z powyższych zakładek.

Position

Uwaga!!!
Edytować można tylko zaznaczone atomy.

Aby edytować pozycję wybranych atomów należy kliknąć na zakładkę Position w prawym panelu.

Można zmieniać pozycję jednego, lub wielu atomów. Aby tego dokonać należy:

  • Wprowadzić wartości w Angstremach w wybranym kierunku (kierunek jest określony w kartezjańskim układzie współrzędnych) (rys.1)
  • Kliknąć przycisk Change position

Przykład zmieniania pozycji zaznaczonych atomów.Przykład zmieniania pozycji zaznaczonych atomów.

Po kliknięciu na przycisk Change position, wszystkie zaznaczone atomy zostaną przesunięte w określonym kierunku o zdefiniowane wartości, po czym zostaną odznaczone.

W opisywanej zakładce znajdują się ponadto trzy przyciski posiadające następującą funkcjonalność:

  • Show selected positions - wyświetla pozycje zaznaczonych atomów
  • Show distance - wyświetla dystans pomiędzy dwoma zaznaczonymi atomami. W przypadku gdy zaznaczonych jest więcej niż dwa atomy, pojawia się komunikat błędu
  • Show Abinit file - wyświetla opis danego modelu w formacie pliku Abinit'a. Opis ten może zostać skopiowany, a następnie wklejony do programy Abinit

Atoms view

Aby zmienić wygląd atomów należy kliknąć zakładkę Atoms view w prawym panelu.

W poniższym widoku atomy są pogrupowane względem ich grup atomowych. Istnieje możliwość zmiany koloru i promienia każdej grupy atomów. Dodatkowo możliwe jest schowanie etykiet przedstawiających symbole atomów poprzez zaznaczenie pola znajdującego się na samej górze.

Aby zmienić kolor atomów należy (rys.1):

  • kliknąć na kwadrat znajdujący się obok każdej grupy atomów
  • pojawi się panel kolorów
  • wybrać żądany kolor poprzez kliknięcie w niego

Zmienianie koloru wszystkich atomów lantamu modelu, z szarego na zielony.Zmienianie koloru wszystkich atomów lantamu modelu, z szarego na zielony.

Aby zmienić promień atomów należy kliknąć na suwak i przesuwając go w prawo bądź w lewo, zwiększać lub zmniejszać rozmiar promienia (rys.2).

Zmienianie rozmiaru promienia wszystkich atomów lantamu na wartość 85.Zmienianie rozmiaru promienia wszystkich atomów lantamu na wartość 85.

Edit cell

Aby edytować komórkę należy kliknąć na zakładkę Edit cell w prawym panelu

W opisywanym widoku możliwa jest edycja całej komórki

Aby dodać nowy atom do modelu należy (rys.1):

  • wybrać atom z listy
  • określić pozycję w kartezjańskim układzie współrzędnych a Angstremach
  • kliknąć przycisk Add new atom

Dodawanie atomu helu na pozycji x=1, y=1, z=1Dodawanie atomu helu na pozycji x=1, y=1, z=1

Aby zdefiniować próżnię należy (rys.2):

  • zdefiniować ile powierzchni i w którym kierunku ma zostać usuniętych (w układzie współrzędnych komórki). Każda oś posiada dwa zwroty, dlatego też należy określić każdy z nich. W przypadku gdy nie należy usuwać żadnych powierzchni, wystarczy pozostawić wartość 0.
  • kliknąć przycisk Remove surfaces

Usuwanie jednej powierzchni w dodatnik kierunku wektora a, oraz jednej powierzchni w ujemnym kierunku wektora a.Usuwanie jednej powierzchni w dodatnik kierunku wektora a, oraz jednej powierzchni w ujemnym kierunku wektora a.

Aby powielić komórkę należy (rys.3):

  • określić wektor wzdłuż którego powielenie ma nastąpić
  • określić zwrot wektora wzdłuż którego powielenie ma nastąpić
  • określić ile razy komórka ma być powielona
  • kliknąć przycisk Replicate cell

Powielanie komórki wzdłuż wektora a, w prawo, dwa razyPowielanie komórki wzdłuż wektora a, w prawo, dwa razy

Wycofywanie operacji

Nano Editor dostarcza funkcję wycofywania niektórych operacji.
Funckja ta jest dostępna dla następujących operacji:

  • Dodawanie nowego atomu
  • Usuwanie atomu
  • Definiowanie próżni
  • Zmiana położenia atomu