Atomic Blender (PDB/XYZ)#

El complemento Atomic Blender (PDB/XYZ) permite importar estructuras atómicas (moléculas, cristales, clusters, partículas, superficies, etc.), que estén descritas en archivos PDB (.pdb) y XYZ (.xyz) (Import PDB/XYZ). El complemento leerá las coordenadas de todos los átomos en el archivo PDB/XYZ y representará los átomos como bolas en el universo de Blender. También los sticks, que sólo se describen en archivos PDB, se mostrarán si los sticks estuvieran explícitamente listados en el archivo PDB. El sombreador BSDF Principista se utilizará para describir las propiedades de los materiales de los átomos.

For the import, many options can be chosen, which allow representing the atoms and sticks in different ways. With help of several tools in the Atomic Blender Utilities panel, the atomic structures can be modified after the import.

Note that the coordinates of selected atomic structures in the Blender 3D world can also be exported into PDB/XYZ files.

General motivation: Atomic Blender (PDB/XYZ) is interesting for scientists, who want to visualize with Blender their atomic structures described in PDB or XYZ files. Thanks to Blender, fancy graphics of molecules, crystal structures, surfaces, nanoparticles, clusters and complex atomic arrangements can be obtained. Such graphics meet the standards of top-level journals, which have a high impact factor. See Examples at the end of this page.

Ver también

Info about PDB and XYZ

Description of the PDB file format: Wikipedia and RCSB.
Descripción del formato del archivo: Wikipedia y Open Babel.
Some notes about PDB and XYZ files can also be found here and here.
Muchas moléculas también pueden ser descargadas desde el sitio RCSB (ve a “Download”).
A list of software that deals with PDB in different ways can be found on the RCSB site. There also is Vesta, ASE and all the quantum chemical calculators used in research, which can create or even calculate atomic structures and store them in PDB/XYZ files.

Ver también

Foro

Please, use the Blender Artists forum for comments and questions or directly the Blender chat.
There also is the possibility to ask questions on Stack Exchange. However, note that some of the developers like Blendphys don’t have enough credits, which are, however, needed to have the permission for giving answers on Stack Exchange.

Consejo

Defects in an Atomic Structure

If you want to show defects like vacancies in an atomic structure, use an “X” for the element name in the PDB or XYZ file (see here). A defect is shown in the form of a cube.

Import PDB/XYZ#

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_import-PDB.png — El panel con las opciones para la importación del PDB.#

Camera & Lamp#

Una cámara y/o una fuente de luz son ubicadas en el mundo 3D. Ambas son ubicadas de tal forma que toda la estructura atómica puede ser bien vista por la cámara, con suficiente iluminación desde la fuente de luz.

Object to Origin (PDB)#

La estructura atómica es ubicada en el origen del mundo 3D (0.0, 0.0, 0.0)

Objeto al origen (XYZ)#

Ya sea sólo en el primer frame o en todos los frames, la estructura atómica es puesta en el origen del mundo 3D (0.0, 0.0, 0.0).

Esferas/Átomos#

Type Of: Choose either NURBS, Mesh or Metaballs for the atoms. For option Mesh, the Azimuth and Zenith values can be chosen. Metaballs can lead to some fancy effects: for instance, if enough large, their shapes melt together showing some kind of surface effect.

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_import-XYZ.png — El panel con las opciones para la importación del XYZ.#

Scaling Factors: Los radios de los átomos, así también como la distancia entre ellos, pueden ser escalados por un factor simple.
Tipo: The type of atom radius (atomic, van der Waals or as predefined) can be chosen.

Sticks/Bonds (only PDB)#

Use Sticks

Use sticks or not. Note that the sticks must be listed in the PDB file. The add-on does not “calculate” possible bonds between atoms, which are then shown as sticks!

Tipo

En general, las opciones Sector y Radius determinan la precisión y la dimensión del enlace, respectivamente. La opción Smooth siempre significa que un operador Smooth es aplicado a los enlaces. La opción Color significa que el enlace está dividido en dos partes, mostrando los colores de los dos átomos respectivos que éste conecta.

Instanciar Vértices:: The sticks of one element are put into one instancing vertex structure and the sticks appear as cylinders. The instancing vertex structure makes the displaying and loading of many sticks relatively fast (see Section The instancing vertex structure for more info). Options Unit is the length of a unit (a small cylinder): several of such units are put together forming actually the stick (cylinder). The longer the unit length is the less is the number of such units and thus the faster is the displaying. However, if the unit length is too long the stick becomes eventually longer than the bond length (distance between atoms). This can then lead to a “overlapping effect” where a stick intersects the atoms. Option Bonds displays apart from single also double, triple, etc. bonds whereas option Distance is the distance between the bonds measured in stick diameter.
Skin:: Los modificadores skin y subdivision son utilizados para construir los enlaces. Esto da una buena red de enlaces, que pueden ser usados para mostrar, por ejemplo, sólo los vínculos de la estructura (¡borrar los átomos antes!) Las opciones SubDivV y SubDivR son parámetros del operador subdivision. Si la opción Smooth está activada, el perfil cuadrangular inicial de los enlaces cambia a uno más circular. Notar que si esta opción es elegida, solo habrá un objeto representando a todos los enlaces.
Normal:: Son usados cilindros normales. Por cada vínculo es utilizado un cilindro individual. Si está activada la opción One Object, alrededor de No enlaces son unidos en un objeto malla. Esto hace que visualizar los enlaces sea muy rápido. Sin embargo, los enlaces individuales ya no existen más.

Frames (only XYZ)#

Load All Frames: Carga sólo el primero o todos los frames.
Skip Frames: Saltea y carga sólo cada n-ésimo frame. Esto es bastante útil para datos grandes donde podría ser suficiente mostrar sólo cada 4 frames.
Frames/Key: Muestra un número específico de frames por clave. Muchos frames en una clave conducen a una presentación más fluida.

Importante

Please, keep in mind: the number of atoms in a frame has to be the same for all frames!

The instancing vertex structure#

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_dupli_1.png — La estructura de NaCl en el esquema.#

It is essential to understand, how the atoms (and sticks) of an atomic structure are organized inside Blender. This is why we focus a little bit onto this in the following:

When atomic structures are imported via the PDB or XYZ importer, the atoms are put into a so-called instancing vertex structures, somewhat into “groups” of elements. For instance, all sodium atoms of a NaCl structure form one instancing vertex structure, and the same applies for the chlorine atoms (see figure). In the case of the sodium atoms, there is a collection Sodium that includes the collection Sodium_atom. Within the latter, the Sodium_mesh is composed of the mesh itself (Mesh_Sodium) and a ball called Sodium_ball. The mesh only contains vertices (no objects!), and the vertices are located at the x,y,z positions specified in the PDB/XYZ file. What Blender is doing is simply “duplicating” the “representative” ball Sodium_ball at all the vertices! Because only one ball is used, it makes things incredibly fast by representing, e.g., a thousand of atoms inside Blender. Note that the representative ball is in the center of the structure, without having any meaning. This is the reason why the visibility switch of the representative ball is switched off (see red arrow)!

There are some consequences:

The representative ball appears at all vertices with the same orientation.
Changing the material properties of the representative ball changes the properties of all duplicated balls.
A ball is NOT an individual object, it is rather a linked member of the structure. Actually, the object as such does not exist.

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_dupli_2.png — La estructura de NaCl en el esquema.#

Modificaciones#

Desplazando un átomo “individual”: For this, the respective vertex has to be displaced: go into the Edit Mode and select the atom. You can now displace the atom (vertex).
Cambiando las propiedades materiales (de todos los átomos): For this, the material properties of the representative ball must be changed: in the outliner, switch on the visibility of the representative ball (here, Sodium_ball, see red arrow in figure). You can then select the ball and change the material properties. After, make invisible the representative ball, otherwise it appears in the structure.
Separate an atom: Para esto, ver sección separar átomos.

For making the handling of the atomic structures a bit more easy, the utility panel can be used, see the next Section.

Consejo

Converting All Atoms of an Instancing Vertex Structure to Real Independent Objects

Hacer lo siguiente: Seleccionar toda la estructura atómica con el ratón y entonces usar Hacer Reales a las Instancias. ¡Con esto, será posible producir objetos independientes reales! En el Listado borrar las estructuras de vértices de instanciación restantes, nombradas como «Carbón», «Hidrógeno», etc.

Note that if the structures represent many hundreds and thousands of atoms, Blender can be become quite slow: at once, all these new atoms are represented as individual ball objects and Blender has to deal with all of them in several ways. As mentioned above, for each instancing vertex structure, there is only one representative ball object!

Panel Atomic Blender Utilities#

El panel Atomic Blender Utilities hace tu vida más fácil durante la manipulación de átomos de estructuras importadas.

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_custom_file.png — The entry for hydrogen in the custom data file.#

Custom Data File#

A separate custom data file can be loaded, which contains for each element the following information:

All types of radii (atomic, VdW, ionic) in Å
Ball color
Otras propiedades de material para el sombreador BSDF Principista.

Such an option is useful when it is desired to use predefined values for atom radii and shader properties. An example can be downloaded from here: Custom data file.

El archivo de datos personalizados es un archivo ASCII, que el usuario podrá duplicar y modificar. El radio y las propiedades de los materiales de los átomos se podrán cambiar de la siguiente manera: Abrir el archivo ASCII con un editor de texto estándar, buscar el nombre del átomo y cambiar el radio (Radius used). Hacer lo mismo con, por ejemplo, los valores RVA para el color (Color). El valor RVAα (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) corresponderá a blanco y RVAα (0.0, 0.0, 0.0, 1.0) a negro. Tener en cuenta que el último valor de una tupla de color será el valor del alfa del color. Además, se podrán cambiar otras propiedades como Metálico, Rugosidad y Transmisión. Estas son las propiedades en el sombreador BSDF Principista. También existen algunas propiedades para EEVEE, que se podrán usar para determinar la transparencia del objeto, etc.

Note that in the header of the custom data file, all possible values of the string options P BSDF Subsurface method, P BSDF Distribution, EEVEE Blend Method and EEVEE Shadow Method are listed.

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_utilities-panel.png — El panel de *Atomic Blender Utilities*.#

Inside Blender, the data file needs to be loaded first. The colors and material properties are changed after executing Apply. Note that only selected atoms are changed!

Measure Distances#

With this tool the distance of two objects in the Object Mode but also in the Edit Mode can be measured. The unit is Ångström.

Change Atom Size#

Note that the atomic structures must be selected!

Tipo de los radios

Tipo: Con este selector pueden ser elegidos los tipos de los radios. Cualquiera de ellos utilizará radios Predefined, Atomic o Van der Waals. Los valores predeterminados para los radios Predefined son los radios Atomic.
Carga: For option Ionic radii, the charge state can be chosen and the radii of selected objects are instantaneously changed. Select one type of atom (e.g. only all hydrogen ones) and then apply the charge state. Changes only apply if a charge state of an atom is available. See, e.g., in the Custom data file.

Radios en pm

El radio de todos los átomos que pertenecen a un elemento puede ser manipulado. Ingresar el nombre del átomo (por ejemplo: “Hidrógeno”) y seleccionar su radio en picómetros.

Radios por escala

Esto modifica el radio de todos los átomos y estructuras atómicas seleccionadas usando un único factor de escala. Ingresar el factor de escala para aumentar o disminuir el tamaño de los radios, mediante el uso de los botones Bigger o Smaller, respectivamente.

Cambiar tamaño de enlaces#

El diámetro de los enlaces es cambiado. Los botones Bigger y Smaller permiten aumentar o disminuirlos, respectivamente. El factor de escala determina cuán fuerte será el cambio del diámetro. Al utilizar el Listado, será posible aplicar estos operadores únicamente sobre una sección de enlaces (por ejemplo, sólo los enlaces de los átomos de hidrógeno) Nótese que los cambios sólo se aplicarán si los enlaces fueran objetos individuales, esto es, cilindros simples, o si los enlaces fueran descritos en estructuras de vértices de instanciación.

Cambiar la forma del átomo#

It is possible to change the atom’s shape to a sphere, cube, icosphere, etc. Furthermore, the material of the atom can be changed. First, select your atoms in the 3D Viewport or the Outliner.

Forma: Elige la forma en el primer selector.
Material: Elige uno de los materiales en el segundo selector. Los materiales son sólo ejemplos, pueden ser realizados más refinamientos en la pestaña Materials de Properties.
Especial: Aquí puedes elegir un objeto con una forma especial, material especial, etc. Tales objetos son bastante buenos para representar defectos en estructuras atómicas. Cuando eliges dicho objeto especial, no puedes elegir más, de forma separada, la forma y el material como lo hacías antes. Pueden ser realizados más cambios en las pestañas Objetcs y Materials de Properties.
Reemplazar botón: After all, push the Replace button. The shape and/or material of all selected atoms are then changed. This option works for objects and instancing vertex object structures.
Botón Default: Si se deseara obtener los valores predefinidos (de las esferas NUBRS, colores y tamaños de elementos específicos) de los átomos seleccionados, será posible lograrlo presionando el botón Default.

Separar átomos#

To separate single atoms, select the atoms (vertices) first in the Edit Mode. Upon choosing Edit Mode, the Separate button appears at the bottom of the Atomic Blender Utilities panel. If the selectors in Change atom shape remain on Unchanged the type of object (NURBS, mesh, meta) and its properties will not be changed upon separation.

After having chosen the atoms, use button Separate Atoms to separate the selected atoms: the atoms are now single, new objects, which can be manipulated in standard way. They appear in the Outliner and carry the suffix _sep.

Ejemplos#

Diferentes presentaciones de la misma molécula.#	Parte de una molécula de ADN.#
Functionalized [5]helicene molecules on the NaCl(001) surface (Clemens Barth et al. – Link to publication).#	Solar cell structure to underline the properties of silicon nanocrystals deposited by pulsed spray system (Mickael Lozac’h et al. – Link to publication).#

This video was created by Sébastien Coget (responsible researcher: Frank Palmino) at the Femto-ST institute in Besançon (France). The movie demonstrates that with Blender, professional movies can be done for research. It was rendered with Cycles.