Oft erfordern unterschiedliche quantenchemische Programme unterschiedliche Analysewerkzeuge. Leider gibt es keinen universellen Standard (Programm), der alles kann. Wenn es so wäre, würde jemand mitkommen und einfach etwas Neues erfinden.

Ich persönlich bevorzuge ChemCraft für die Erstellung publikationsfertiger Bilder. Es ist ein kommerziell vertriebenes Programm. Es werden hauptsächlich alle Dateiformate Gauß und GAMESS (und Firefly als Erweiterung) unterstützt. Es kann jetzt einige weitere Formate visualisieren. Was mir an dem Programm besonders gefällt, ist, dass es die von den NBO-Programmen generierten Dateien lesen kann. Es macht die Visualisierung aller Arten von lokalisierten und kanonischen Orbitalen viel einfacher.
Es gibt einige weitere Funktionen des Programms, an die ich mich wirklich gebunden habe, wie das Symmetrisieren von Molekülen oder das Bauen von Molekülen von Grund auf neu. Es hat den großen Vorteil, die symmetrieangepasste Datengruppe für GAMESS für benutzerdefinierte Basissätze zu schreiben, die ich sonst nirgends finden konnte. Dies ist jedoch sicherlich nicht das Ziel dieses Beitrags.
Leider kann es keine molden- oder wfn ^{[1] sup> -Dateien lesen.}

Das Programm enthält eine Vielzahl von Visualisierungsschemata, die leicht geändert werden können, um einen personalisierten Stil zu erstellen. Unten finden Sie eine kleine Demonstration.

Meistens würde ich eine der oben genannten verwenden, je nachdem, wen ich beeindrucken muss. Oft ist es weitaus vorteilhafter, monochrome Bilder zu haben, wie die folgenden.

Neu hinzugekommen sind Stile, mit denen Sie einfache 2D-Bilder erstellen können wie Struktur. Es ist weiterhin möglich, diese Strukturen mit Orbitalplots zu überlagern. (Leider ist die Transparenz fest codiert und kann nicht explizit festgelegt werden.)

Die Einschränkung ist offensichtlich, dass sie nicht molden oder wfn ^{lesen kann [1] sup> -Dateien, nicht einmal Turbomole-Ausgabe.}

Eine Funktion, die mir noch fehlt, ist die Serienproduktion von Orbitalbildern. Sie müssen sie immer noch von Hand speichern, was für große Moleküle (und große aktive Räume) unglaublich mühsam sein kann. (Aber ich habe eine Feature-Anfrage dafür geschrieben.)
Die Unterstützung für das Programm ist ziemlich gut und die verfügbaren Hilfedateien sind sogar hilfreich. Die meisten Funktionen können intuitiv verstanden werden, aber wie immer dauert es einige Zeit, bis man sich daran gewöhnt hat.
Eine weitere Einschränkung ist, dass die Windows-Version ihren kleinen Linux-Bruder um ein Vielfaches übertrifft. Wenn Sie Windows bereits irgendwo ausführen, ist das wahrscheinlich in Ordnung für Sie. Wenn Sie Linux fast überall ausführen, müssen Sie sich mit einigen fehlenden Funktionen auseinandersetzen (oder es kann kürzlich über Wine portiert werden, was es jedoch langsam macht).

Ich verwende molden (Xwindow) ziemlich viel für die Zwischenvisualisierung, da es eine der schnellsten verfügbaren Schnittstellen ist. Es ist sehr robust und hat niedrige Grafiken; Sie können es leicht mit einer ziemlich langsamen Internetverbindung verwenden. Es ist kostenlos für den privaten und nicht kommerziellen Gebrauch. Da meine ersten Tage als Computerchemiker die Verwendung eines 56k-Modems für Überprüfungsroutinen beinhalteten, war dies eines der wenigen Programme. Es wird immer das erste Programm sein, das ich auf einem arbeitsfähigen Computer installiere. Man vergisst seinen ältesten Freund einfach nicht.
Ein sehr großes Plus sind die sehr gut strukturierten und geschriebenen Postscript-Dateien, die von molden erstellt wurden. Einige der Puristen mögen es vielleicht sogar. Hier sind einige konvertierte Beispiele, aber Sie können die Quelle hier herunterladen (über tinyupload.com).

Solche Dateien können beim Vorbereiten von Postern (insbesondere bei Verwendung von LaTeX) äußerst praktisch sein. Ich habe gelegentlich molekulare Diagramme gesehen, die von molden in Veröffentlichungen erzeugt wurden; Ich bin sogar schuld daran. Heutzutage glaube ich jedoch, dass es elegantere Methoden gibt.

Die Visualisierung der Turbomole-Ausgabe war, ist und wird wahrscheinlich immer eine schmerzhafte Erfahrung sein. Für einige der tieferen Funktionen sollten Sie wahrscheinlich auch ein Experte für Gnuplot sein. Für die Grundlagen der Struktur und der Orbitale wird derzeit empfohlen, TmoleX, die grafische Benutzeroberfläche für Turbomole, zu verwenden. Wenn es von denselben Leuten gemacht wird, die die Definition entworfen haben, ist es ziemlich schmerzhaft, es zu benutzen. Als ich ein starker Benutzer von Turbomolen war, gab es diese nicht, daher sollte ich wahrscheinlich die Klappe halten.
Nach dem aktuellen (Version 7.0) Handbuch ist der von mir verwendete Workflow immer noch etwas zu empfehlen. Die nativen Module sollen die binären * .plt -Dateien erstellen, die von gOpenMol eingegeben werden. Was früher ein sehr aufstrebendes Programm war, wird heute leider nicht mehr entwickelt. Sie können weiterhin eine nicht unterstützte Kopie erhalten. Der Quellcode ist verfügbar, aber der aktuelle Lizenzstatus des Programms ist etwas unklar. Da VMD (siehe Brians-Beitrag) und TmoleX jetzt gOpenMol-Dateien unterstützen, ist die Notwendigkeit, ein veraltetes Programm zu lernen, wahrscheinlich nicht mehr sinnvoll. Eines der Hauptmerkmale dieses Programms war jedoch, dass es eine tcl-Schnittstelle hat und daher vollständig skriptfähig ist - anscheinend etwas, das VMD jetzt auch hat.
Es ist gut in der Lage, schöne Orbitalbilder zu erzeugen, vielleicht haben Sie sie darauf gesehen Seite bereits. (Ich habe die Gaußsche Ausgabe ein wenig optimiert, da Turbomole nicht verfügbar ist.)

Obwohl es einige Dateiformate unterstützt, molden input und wfn ^{[1] sup> wird nicht unterstützt.}

^{[1] sup> Kommen wir zum letzten Teil: wfn-Dateien. Wie auch immer Sie sie produzieren, sie sind wahrscheinlich nicht auf dem neuesten Stand. Der Hauptzweck (und wahrscheinlich der einzige) für diese Dateien ist die Analyse mit AIMPAC - einem Programm, das nicht mehr entwickelt wird. Sie haben einen sehr großen Nachteil: Sie können nicht mit Funktionen umgehen, die höher als vom Typ f sind. Wenn Sie einen Dreifach-Zeta-Basissatz verwenden, haben Sie wahrscheinlich diese Funktionen. Ein weiterer Nachteil ist, dass sie keine Informationen über mögliche effektive Kernpotentiale enthalten.
Zum Zwecke der Analyse der Elektronendichte mit der Quantentheorie der Atome in Molekülen (QTAIM) wurde die viel bessere Version wfn erweitert ( *). wfnx oder * .wfx ) sollte verwendet werden. Mir ist derzeit nur Gauß bekannt, um solche Dateien korrekt zu erstellen. Das Hauptprogramm, das diese Dateien verwendet, ist AIMAll. Es ist auch ein im Handel erhältliches Programm. Weitere Informationen zu diesen Dateien finden Sie auf der dortigen Spezifikationsseite.
Der einzige wertvolle Punkt beim Erstellen von Molekülorbitalen mit diesem Programm ist, wenn Sie es mit den Bindungspfaden überlagern möchten, anstatt nur mit Sticks . Genau wie in diesem Beispiel:}

Abgesehen von dieser Verwendung ist der Prozess sehr anstrengend und erfordert viele Schritte, um vollständig ausgeführt zu werden. Das Programm nicht lokal zu arbeiten ist sehr, sehr langsam. Und um ganz ehrlich zu sein, was ist der Zweck des oben Gesagten, außer ein paar organische Chemiker zu beeindrucken?
Ein weiterer negativer Aspekt des Programms ist der sehr hohe Bedarf an Speicher und Speicher, insbesondere für große Moleküle.

Fazit: Wenn Sie keine QTAIM-Analyse durchführen, sollten Sie zu Visualisierungszwecken wahrscheinlich auf * .wfx -Dateien verzichten. Für jedes QC-Programm gibt es normalerweise ein funktionsfähiges Schnittstellen- / Visualisierungsprogramm. Bei jedem Programm besteht die Aktivierungsbarriere darin, zu lernen, wie man Dinge überwindet. Auf jeden Fall schlage ich vor, ein paar zur Arbeit bereit zu haben, Sie wissen nie, wohin Sie gehen, und Sie müssen möglicherweise jederzeit ein neues Programm lernen.
Ich denke, der größte Verlust eines Visualisierungstools ist die Vernachlässigung des guten Schreibens Tutorials oder sogar eine grundlegende Dokumentation.

Der Vollständigkeit halber kann gmolden tatsächlich qualitativ hochwertige Bilder wie diese erstellen:

Sie müssen auf die Schaltfläche oben rechts klicken im Dichtemodus, um das OpenGL-Rendering zu erhalten. Es ist auch vollständig drehbar. Obwohl ich molden wegen seiner schnell reagierenden Strukturdateien sehr mag, ist Benutzerfreundlichkeit nicht seine Stärke. Außerdem ist es langsam, die Orbitale zu generieren.

Ein anderes Programm ist Molekel , das openbabel (glaube ich) zum Lesen verschiedener Dateiformate verwendet. Es funktioniert gut mit Dateien vom Typ Molden. Viel schneller als Dateien vom Typ Molden, um die Orbitale flexibler (Farbe, Auflösung, Begrenzungsrahmen) zu machen. Ich habe nie wfn-Dateien getestet.

VMD ist meine derzeitige Anlaufstelle für die molekulare Visualisierung. Wie bei jeder Software ist es etwas gewöhnungsbedürftig, aber die Fülle an Optionen, ein scheinbar robuster Funktionsumfang und die allgemein flexible Konfigurierbarkeit machen sie zum König der Visualisierer in meinem Buch.

I ' Ich habe es bisher nur mit ORCA-Ausgabe versucht, und ich konnte es nur mit "gOpenMol-Binärdateien" arbeiten lassen, die vom Dienstprogramm orca_plot generiert wurden (die Molden-Dateien von ORCA scheinen nicht vollständig gelesen zu sein). , aber ich bin ziemlich zufrieden mit den Ergebnissen. Die Schritte, die ich normalerweise befolge, sind:

1. Führen Sie die ORCA-Berechnung aus, um die Dateien .xyz und .gbw
2. Führen Sie orca_plot basename.gbw -i aus, um die Binärdatei gOpenMol .plt der gewünschten Funktion (Atom- / Molekülorbital, Elektronen- / Spin-Dichte usw.) Zu generieren.

3. Führen Sie VMD aus und laden Sie die Dateien .xyz und .plt

   • File > Neues Molekül , um zum Dialogfeld "Öffnen" zu gelangen
   • Durchsuchen ... zur gewünschten .xyz -Datei; Dateityp bestimmen sollte das XYZ-Format automatisch erkennen.
   • Laden , um die Geometrie in VMD zu ziehen.
   • Ändern Sie 'Dateien laden für'. New Molecule
   • Durchsuchen Sie ... 'nach der gewünschten' .plt'-Datei; Dateityp bestimmen` sollte automatisch die 'gOpenmol plt' erkennen.
   Laden , um die Binärinformationen in VMD abzurufen.
4. Schließen Sie den Dialog 'Öffnen'

5. Ändern des Molekülanzeigemodus

   • Klicken Sie auf Grafik > Darstellungen
   • Wählen Sie unter 'Ausgewähltes Molekül' die Option aus .xyz -Datei
   • Wählen Sie unter 'Zeichenmethode' die gewünschte Methode aus (normalerweise verwende ich 'Lakritz')
   • Führen Sie die Kugelauflösung und Bond Resolution und passen Sie den Bond Radius wie gewünscht an.

6. Wenden Sie die gewünschte Formatierung an zur Isofläche (n)

   • Wählen Sie erneut im Dialogfeld Grafische Darstellungen (muss nach dem Festlegen der Geometriezeichnungsmethode nicht geschlossen werden) die Option .plt aus dem Ausgewähltes Molekül dropdown
   • Wenn Sie eine Größe mit negativen Bereichen (Orbitalwellenfunktionen, möglicherweise Spin-Dichte usw.) zeichnen, klicken Sie einmal auf "Create Rep", um eine zweite "Darstellung" zu erhalten.
   • Ändern Sie 'Farbmethode' in ColorID und die Zahl in der Dropdown-Liste, die in der für eine Phase gewünschten Farbe (positiv oder negativ) angezeigt wird.
   • Ich setze normalerweise Material : Transparent (um das Molekül unter der Isofläche zu sehen) ... Zeichenmethode : Isofläche ... Zeichnen : Feste Oberfläche ... Anzeigen : Isofläche ... Schritt : 1 ... Größe : 1
   • Stellen Sie den Isovalue entsprechend der Signatur positiv ein oder negativ, indem Sie die Zahl in eingeben das Feld und drücken Sie die Eingabetaste kbd>; Normalerweise beginne ich mit einer Größe von 0.02
   • Wiederholen Sie die obigen Schritte bei Bedarf für den entgegengesetzt signierten Teil des Diagramms.
   ol>

   Im Folgenden finden Sie ein kurzes Beispiel - das SOMO von Gasphasen-Monoaquo-Cu (II):

   

   Die drei von mir verwendeten Tastaturkürzel Die meisten ändern das Verhalten der Maus: R kbd> zum Drehen, S kbd> zum Skalieren (Zoomen) und T kbd> zum Übersetzen.

   VMD kann anscheinend in eine Reihe von 3D-Dateiformaten sowie in PostScript-Vektorgrafiken exportieren. Der direkte Bitmap-Export ist in Ordnung, wenn Sie nicht zoomen müssen, pixeliert aber ziemlich schlecht, wenn Sie dies tun. Das PostScript ist in gswin64 ziemlich blockig, könnte aber beispielsweise in Inkscape besser funktionieren. Ich habe momentan kein IS installiert, daher kann ich nicht sagen, ob ein besserer Renderer die Dinge besser macht.

   Ein weiteres nützliches Merkmal von VMD ist, dass es in Stereo gerendert werden kann. Selbst wenn Sie keine 3D-Brille haben, können Sie sich den Stil Magic Eye ansehen, indem Sie auf Display > Stereo > SideBySide . (Schalten Sie Display > Stereo Eye Swap ein, wenn Sie Ihre Augen kreuzen müssen, um es zu sehen, anstatt in die Ferne zu schauen.)

   Sie würden Wahrscheinlich müssen Sie mit den verschiedenen Dateitypen herumspielen, die von jedem Softwarepaket generiert werden können, um den besten für die Schnittstelle mit VMD zu finden. Ich habe leider weder eine Kopie von Molcas noch von Turbomole, um sie zu testen. VMD unterstützt Gaußsche CUBE-Dateien. Im schlimmsten Fall können Sie also ein (möglicherweise großes) Raster ausgeben und auf diese Weise zeichnen.

Ich verwende offensichtlich Avogadro.

In Avogadro v1.1.x können Sie nicht nur wfn-Dateien verwenden, sondern auch eine QTAIM-Analyse durchführen. Öffnen Sie es im QTAIM-Menü.

Senden Sie mir die Molden-Datei, wenn Sie nicht alle Atome lesen können. Das ist ein seltsamer Fehler. Es funktioniert mit jeder Molden-Datei, die ich ausprobiert habe.

Mit Multiwfn können Sie Molden-Dateien in FCHK-Dateien konvertieren, die dann von GaussView gelesen werden können.

Die Art und Weise, wie ich zufrieden war, ist nicht die effizienteste. Ich denke, aber da es skriptfähig ist, ist es akzeptabel einfach und liefert schöne Bilder.

Der richtige Weg: QC-Programm > molden file > Multiwfn > cube file > UCSF Chimera

1. Generieren Sie Ihre Molden-Datei

2. Verwenden Sie Multiwfn, um die MO-Cubes zu erstellen:

     200 Andere Funktionen (Teil 2) 3 Generieren einer Würfeldatei für mehrere Orbitalwellenfunktionen29,303 Hochwertiges Gitter1 Geben Sie die Gitterdaten dieser Orbitale als separate Würfeldateien aus.  

   Dadurch erhalten Sie orb000029.cub bis orb000030.cub , mit dem gearbeitet werden soll.

3. Generieren Sie eine Python-Sitzungsdatei mit Chimera, indem Sie eine xyz-Datei Ihres Moleküls öffnen, sie nach Ihren Wünschen ausrichten und Datei > Sitzung speichern unter .

4. Schreiben Sie ein Programm, um dies zu generieren etwas wie die folgende Eingabe, die in Chimera eingespeist werden kann.

     open session.pypreset apply pub 2; color byelementcopy file geometr.jpeg supersample 4 dpi 100 width 1450 height 1068open orb000030.cubpreset apply pub 2; color byelementvolume # 1 level -0.04 color 0, .5, .6 level 0.04 color .9, .7, .1 step 1copy file orb000030.jpeg supersample 4 dpi 100 width 2175 height 1602close # 1… stop  

   Diese Eingabe wird mit chimera input.cmd aufgerufen, das zu diesem Zeitpunkt nur die Geometrie des Moleküls anzeigt, da es in der Sitzungsdatei gespeichert wurde. Mein Skript speichert dann ein Bild dieser Geometrie und öffnet anschließend alle Cube-Dateien, um schöne Bilder davon zu erstellen.

ol>