【技术专栏】晶体结构可视化软件Diamond入门教程（附安装包）

Alisa 6年前 (2019-03-23) 57723浏览

【引语】

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在材料科学与工程学科里，物质的晶体结构占据着至关重要的地位。为了生动详细的描述和展示材料的晶体结构，我们需要将其进行可视化。在此，我们就向大家介绍一个简单强大的晶体结构可视化软件Diamond，让你也能轻易地绘制出漂亮的晶体结构图。

图1 采用Diamond绘制出的晶体结构示意图

1 软件简介

Diamond是德国波恩大学Crystal Impact GbR公司开发研制的一个化学专业软件。它是一款在原子水平实现晶体结构可视化的软件，包括分子和聚合物扩展、多面体、搜索结构数据、自动和批量创建结构图片等功能，支持晶体结构着色和渲染以及批注。Diamond的功能非常强大，除了通过简单的向导功能进行绘图，它还有这各种各样的高级功能。通过将晶体结构可视化，你可以了解晶体结构的构造原理，绘制出用来出版的高质量图片，以及向听众进行展示。它广泛应用于原子，分子和固体化学以及表面和材料科学。

自开发至今，它经历了1.0、2.0、3.0，4.0等几代产品，其功能也在不断完善，最新的版本是Diamond 4.5.3。

图2 Crystal Impact GbR官网

2 安装介绍

1）首先将软件包进行解压缩，其中dm3demo.exe是安装程序，yourlicense.lic是安装许可证，安装注意事项可以查看安装须知文件；

图3 解压后的软件包

2）双击dm3demo.exe进入安装向导，按照如图4所示的安装步骤安装软件；

图4 安装过程（1-4）

3 软件界面说明

Diamond软件图标如图5所示，是一颗钻石。双击该图标即可打开软件主程序，随后我们可以打开一个之前的文档，如图6所示，显示的是Li₂O的晶体结构示意图。图6中的窗口可以分为8个不同的区域，依次是：

1）标题栏：显示程序名称和当前文档名字；

2）菜单栏；

3）顶部工具栏：主要有新建，打开，保存，录制视频等功能；

4）导航栏：导航到不同的文档及其子内容；

5）绘图窗口；

6）表格面板：显示主要的晶体结构数据；

7）属性面板：显示结构图的各类信息以及当前选中的对象；

8）底部工具栏。

图5 Diamond软件图标

图6 Diamond软件界面

4 操作示例

下面我们就以绘制如图7所示的氧化锂的晶体结构为例来说明基本的绘图操作。

图7 氧化锂的晶体结构

1）下载氧化锂的CIF文件，这部分可参考之前的文章：《一篇文章搞懂晶体学信息文件CIF及其获取方法》；

图8 下载好的Li₂O的CIF文件

2）如图9所示，运行Diamond软件，打开Li₂O的CIF文件；

图9 打开软件导入CIF文件

3）此时软件会自动运行“文件导入助手”程序，帮助我们正确的导入文件。第一页是欢迎页；第二页用来检查软件自动识别的文件类型是否正确，如果有错误可以在下拉菜单里面选择正确的文件格式；第三页用来选择是否自动让软件来绘制晶体结构图；第四页是最后一页，可以勾选“不再显示该助手”，这样软件下次将会自动完成文件导入的操作，然后点击完成。

图10 文件导入助手

4）随后软件会自动运行“结构图像绘制助手”，如图11所示；如果之前已经有其他结构图存在，可以勾选“Destroy all atoms, bonds, ets.”复选框；

图11 结构图像绘制助手

5）接下来是设置原子的显示方式，在这里我们选择填充原子到单位晶胞，然后点击下一步；

图12 设置原子填充单位晶胞

6）在这个页面，可以设置其他一些与原子相关的结构。如创建晶胞边界，连接原子等。我们所绘制的氧化锂的晶体结构是要在O原子周围绘制Li多面体，因此在这里我们选择“Create polyhedral around”，然后在中心元素那里输入“O”，随后点击下一步；

图13 设置其他与原子相关的结构

7）本页面提供了图像设计的一些基本功能。如改变模型（球棍模型，线型，比例填充模型等），屏幕布局，背景颜色，显示质量，避免重复的原子主色等；

图14 图像设计页面

8）接下来，我们可以选择观察结构模型的方式。我们可以选择最佳投影，无变化，以及沿某一晶向观察。对于投影方式，我们还可以选择平行投影和中心投影。最后记得勾选上“Adjust enlargement factor and position to fit picture in drawing area”以使图像大小自动调整适应绘图区。然后点击完成。

图15 查看图像设置

9）软件自动绘制的图片可能如下图所示，没有立体感，也不是特别美观，这就需要我们对它进行调整。图片调整的主要内容都在如图17所示的“Picture”菜单下面

图16 自动绘制出来的图片

图17 Picture菜单下面的内容

10）对绘制出来的图片进行调整；

调整Representation：勾选Rendering（渲染）和Lighting（灯光）；

图18 调整Representation

调整Atom Designs：将O原子调为红色，Li原子调为蓝色，同时还可以调整原子的大小；

图19 调整Atom Designs

调整Polyhedron Design：将Fill color改为粉色，设置透明度为0.4，然后调整多边形边框的颜色和宽度；

图20 调整Polyhedron Design

调整Cell Edges Design：更改晶胞边框的颜色，宽度和线的类型；

图21 调整Cell Edges Design

调整坐标系统：在坐标处右击，打开Coordinate System设置对话框，然后对其进行调整，从而得到如下图所示的效果；

图22 调整坐标系统

调整图例：在图例处右击，打开legend设置对话框，然后调整原子的大小，标注字体的颜色和尺寸，将边框大小调整为0，即可得到如图所示的效果。

图23 调整图例

最终效果如图24所示：

图24 最终效果图

11）将结构图导出。首先，如图25所示，调整图片的版式，将其设置为位图（bitmap），分辨率至少设为300，然后调整图像的宽和高。分辨率越大，宽和高越大，导出的图形也越清晰。随后，按照图26所示的步骤将图像进行导出。同时，还要将文件另存为Diamond专用的“.diamdoc”文件，以便后面继续进行编辑调整。

图25 调整图像版式