Atomic Blender (PDB/XYZ)

Doplnok Atomic Blender (PDB/XYZ) importuje atómové štruktúry (molekuly, kryštály, klastre, častice, povrchy atď.), ktoré sú popísané v súboroch PDB (.pdb) a XYZ (.xyz) (Import PDB/XYZ). Doplnok načíta súradnice všetkých atómov v súbore PDB/XYZ a reprezentuje atómy ako guličky vo svete Blenderu. Zobrazia sa aj tyčinky, ktoré sú popísané len v súboroch PDB, ak sú tyčinky výslovne uvedené v súbore PDB. Na opis materiálových vlastností atómov sa používa tieňovač Principiálne BSDF.

Pri importe je možné zvoliť mnoho možností, ktoré umožňujú reprezentovať atómy a tyčinky rôznymi spôsobmi. Pomocou niekoľkých nástrojov v paneli Nástroje Blenderu pre atómy možno atómové štruktúry po importe upravovať.

Všimnite si, že súradnice vybraných atómových štruktúr v 3D svete Blenderu možno tiež exportovať do súborov PDB/XYZ.

Všeobecná motivácia: Atomic Blender (PDB/XYZ) je zaujímavý pre vedcov, ktorí chcú pomocou Blenderu vizualizovať svoje atómové štruktúry popísané v súboroch PDB alebo XYZ. Vďaka aplikácii Blender možno získať efektné grafické zobrazenie molekúl, kryštálových štruktúr, povrchov, nanočastíc, klastrov a zložitých atómových usporiadaní. Takéto grafiky spĺňajú štandardy špičkových časopisov, ktoré majú vysoký faktor vplyvu. Pozri Príklady na konci tejto stránky.

Viď aj

Informácie o PDB a XYZ

• Opis formátu súboru PDB: v prípade, že sa súbor nachádza v databáze PDB, je potrebné uviesť, ako sa nachádza: Wikipedia a RCSB.

• Opis formátu súboru XYZ: Wikipedia a Open Babel.

• Niektoré poznámky o súboroch PDB a XYZ nájdete aj tu a tu.

• Mnohé molekuly si môžete stiahnuť zo stránky RCSB (prejdite na ‚Download‘).

• Zoznam softvéru, ktorý pracuje s PDB rôznymi spôsobmi, nájdete na stránke RCSB. Je tu aj Vesta, ASE a všetky kvantové chemické kalkulačky používané vo výskume, ktoré dokážu vytvoriť alebo aj vypočítať štruktúry atómov a uložiť ich do súborov PDB/XYZ.

Viď aj

Fórum

• Na komentáre a otázky použite fórum Umelci Blenderu alebo priamo chat Blender.

• Existuje aj možnosť klásť otázky na Stack Exchange. Upozorňujeme však, že niektorí vývojári, ako napríklad Blendphys, nemajú dostatok kreditov, ktoré sú však potrebné na získanie oprávnenia na poskytovanie odpovedí na Stack Exchange.

Rada

Defekty v štruktúre atómov

Ak chcete v štruktúre atómov zobraziť defekty, ako sú prázdne miesta (vakancie), použite ‚X‘ pre názov prvku v súbore PDB alebo XYZ (viď tu). Defekt sa zobrazí vo forme kocky.

Import PDB/XYZ

Panel s možnosťami importu PDB.

Kamera a svietidlo

Do 3D sveta sa umiestni kamera a/alebo zdroj svetla. Obe sú umiestnené tak, aby bola celá atómová štruktúra dobre viditeľná kamerou s dostatočným množstvom svetla zo zdroja svetla.

Objekt na počiatok (PDB)

Atómová štruktúra je umiestnená na počiatok (0,0, 0,0, 0,0) 3D sveta.

Objekt na počiatok (XYZ)

Buď len v prvom alebo vo všetkých snímkach je atómová štruktúra umiestnená na počiatok (0,0, 0,0, 0,0) 3D sveta.

Guľôčky/atómy

Typ

Pre atómy vyberte NURBS, Povrchová sieť alebo Meta gule. Pre možnosť Povrchová sieť môžete vybrať hodnoty Azimut a Zenit. Meta gule môžu viesť k niektorým fantastickým efektom: napríklad, ak sú dostatočne veľké, ich tvary sa spoja a ukážu určitý druh povrchového efektu.

Panel s možnosťami importu XYZ.

Faktory zmeny mierky

Polomery atómov, ako aj vzdialenosti medzi atómami sa dajú zväčšiť jednoduchým koeficientom.

Typ

Môžete si vybrať typ polomeru atómu (atómový, van der Waalsov alebo preddefinovaný).

Tyčinky/Spojky (len PDB)

Použiť tyčinky

Používate tyčinky alebo nie. Upozorňujeme, že tyčinky musia byť uvedené v súbore PDB. Doplnok „nevypočítava“ možné väzby medzi atómami, ktoré sa potom zobrazia ako tyčinky!

Typ

Vo všeobecnosti možnosti Sektor a Polomer určujú presnosť a rozmer prepojok. Možnosť Vyhladiť vždy znamená, že na tyčinky sa použije operátor Vyhladiť. Možnosť Farba znamená, že prepojka je rozdelená na dve časti a zobrazuje farby príslušných dvoch atómov, ktoré spája.

Vytváranie inštancie vrcholov

The sticks of one element are put into one instancing vertice structure and the sticks appear as cylinders. The instancing vertice structure makes the displaying and loading of many sticks relatively fast (see Section The instancing vertice 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.

Pokožka

Na stavbu prepojok sa používajú modifikátory pokožky a delenia. Vznikne tak pekná sieť prepojok, ktorú možno použiť na zobrazenie napr. len väzieb štruktúry (atómy predtým vymažte!). Možnosti SubDivV a SubDivR sú parametre operátora delenia. Ak je aktivovaná možnosť Vyhladiť, pôvodný hranatý profil prepojok sa zmení na viac kruhový. Všimnite si, že ak je zvolená táto možnosť, existuje len jeden objekt reprezentujúci všetky tyčinky.

Normál

Používajú sa normálne valce. Pre každú väzbu sa používa jeden samostatný valec. Ak je aktivovaná možnosť Jeden objekt, približne Bez prepojok sa spojí do jednej povrchovej siete objektu. Vďaka tomu je zobrazenie prepojok veľmi rýchle. Jednotlivé tyčinky však už neexistujú.

Snímky (iba XYZ)

Načítať všetky snímky

Načíta len prvé alebo všetky snímky.

Preskočiť snímky

Preskakuje a načíta iba každý n-tú snímku. To je celkom užitočné pri veľkých údajoch, kde by mohlo stačiť zobraziť len každú štvrtú snímku.

Snímky/Kľúče

Zobrazí určitý počet snímok na jednu kľúčovú. Veľa snímok v jednej kľúčovej vedie k plynulejšej prezentácii.

Dôležité

Prosím, nezabudnite: počet atómov v rámci musí byť rovnaký pre všetky snímky!

The instancing vertice structure

Štruktúra NaCl v Líniovom prehľade.

Je dôležité pochopiť, ako sú atómy (a tyčinky) atómovej štruktúry v Blenderi usporiadané. Preto sa na to v nasledujúcom texte trochu zameriame:

When atomic structures are imported via the PDB or XYZ importer, the atoms are put into a so-called instancing vertice structures, somewhat into ‚groups‘ of elements. For instance, all sodium atoms of a NaCl structure form one instancing vertice 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)!

Má to niekoľko dôsledkov: a) Reprezentatívna guľa sa objaví vo všetkých vrcholoch s rovnakou orientáciou. b) Zmena materiálových vlastností reprezentatívnej gule zmení vlastnosti všetkých vytvorených kópií gulí. c) Guľa NIE JE samostatný objekt, je to skôr prepojený člen štruktúry. Objekt ako taký vlastne neexistuje.

Štruktúra NaCl v Líniovom prehľade.

Modifikácie

Premiestnenie „individuálneho“ atómu

For this, the respective vertice has to be displaced: go into the Edit Mode and select the atom. You can now displace the atom (vertice).

Zmena vlastností materiálu (všetkých atómov)

Na tento účel je potrebné zmeniť materiálové vlastnosti reprezentatívnej gule: v osnove zapnite viditeľnosť reprezentatívnej gule (tu Guľa_sodíka, pozri červenú šípku na obrázku). Potom môžete guľu vybrať a zmeniť jej materiálové vlastnosti. Potom znemožnite viditeľnosť reprezentatívnej gule, inak sa zobrazí v štruktúre.

Oddeliť atóm

Pozri časť Oddeliť atómy.

Na uľahčenie práce s štruktúrami atómov možno použiť panel utility, pozri nasledujúcu časť.

Rada

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

Do the following: Select the atomic structures with the mouse and use Vytvoriť reálne inštancie. With this, you produce real independent objects! In the Outliner, delete the remaining instancing vertice structures, named like „Carbon“, „Hydrogen“, 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 vertice structure, there is only one representative ball object!

Panel Nástroje Blenderu pre atómy

Panel Nástroje Blenderu pre atómy vám uľahčia život pri manipulácii s atómami importovaných štruktúr.

Položka pre vodík vo vlastnom súbore údajov.

Vlastný súbor údajov

Je možné načítať samostatný súbor s vlastnými údajmi, ktorý pre každý prvok obsahuje tieto informácie:

• Všetky typy polomerov (atómové, VdW, iónové) v Å

• Farba gule

• Ďalšie vlastnosti materiálu pre Principiálny BSDF tieňovač.

Takáto možnosť je užitočná, ak je potrebné použiť preddefinované hodnoty pre polomery atómov a vlastnosti tieňovačov. Príklad si môžete stiahnuť odtiaľto: Vlastný súbor údajov.

Súbor vlastných údajov je súbor ASCII, z ktorého môže užívateľ vytvárať kópie a upravovať. Polomer a materiálové vlastnosti atómov možno zmeniť takto: otvorte súbor ASCII štandardným textovým editorom, vyhľadajte názov atómu a zmeňte polomer (Použitý polomer). To isté urobte napr. s hodnotami RGB pre farbu (Farba). Hodnota RGBA(1.0, 1.0, 1.0, 1.0) zodpovedá bielej farbe a RGBA(0.0, 0.0, 0.0, 1.0) je čierna. Všimnite si, že posledná hodnota n-tice farieb je alfa hodnota farby. Okrem toho je možné zmeniť niekoľko ďalších vlastností, ako napríklad Kovové, Drsné a Prenesené. Tieto vlastnosti sú uvedené v tieňovači Principiálne BSDF. Existujú aj niektoré vlastnosti pre Eevee, ktoré možno použiť na určenie priehľadnosti objektu atď.

Poznamenávame, že v záhlaví vlastného súboru údajov sú uvedené všetky možné hodnoty možností reťazcov podpovrchovej metódy P BSDF Subsurface method, distribúcie P BSDF Distribution, metódy prelínania mechanizmu Eevee Eevee Blend Method a metódy tieňovania mechanizmu Eevee Eevee Shadow Method.

Panel Nástroje Blenderu pre atómy.

V Blenderi je potrebné najprv načítať súbor údajov. Farby a vlastnosti materiálu sa zmenia po vykonaní príkazu Použiť. Pripomíname, že sa zmenia len vybrané atómy!

Meranie vzdialeností

Týmto nástrojom možno merať vzdialenosť dvoch objektov v režime objektu, ale aj v * režime editácie*. Jednotkou je Ångström.

Zmena veľkosti atómu

Poznamenávame, že štruktúry atómov musia byť vybrané!

Typ polomerov

Typ

Týmto voličom možno vybrať typ polomerov. Buď sa použije Preddefinovaný, Atomický alebo Van der Waalsov polomer. Predvolené hodnoty pre preddefinované polomery sú Atomické polomery.

Náboj

V prípade možnosti Iónový polomer možno zvoliť stav náboja a polomery vybraných objektov sa okamžite zmenia. Vyberte jeden typ atómu (napr. len všetky atómy vodíka) a potom použite stav náboja. Zmeny sa použijú len vtedy, ak je k dispozícii stav náboja atómu. Pozri napr. v súbore Vlastné údaje.

Polomery v pm

S polomermi všetkých atómov, ktoré patria k jednému prvku, možno manipulovať. Zadajte názov atómu (napr. „Vodík“) a vyberte polomer v pikometroch.

Polomery podľa mierky

Tým sa zmenia polomery všetkých vybraných atómov a atómových štruktúr s jedným faktorom zmeny mierky. Zadajte faktor zmeny mierky a zväčšite alebo zmenšite veľkosť polomerov tlačidlom Väčší, resp. Menší.

Zmena veľkosti tyčinky

The diameter of selected sticks are changed. The buttons Bigger and Smaller allow increasing or decreasing the diameter, respectively. The scale factor determines, how strong the change of diameter will be. By using the Outliner, one can apply these operators on only a selection of sticks (e.g. only the sticks of the hydrogen atoms). Note that changes only apply if the sticks are individual objects, e.g. single cylinders or if the sticks are described in instancing vertice structures.

Zmena tvaru atómu

Tvar atómu je možné zmeniť na guľu, kocku, dvadsaťsten atď. Okrem toho je možné zmeniť materiál atómu. Najprv vyberte atómy v 3D zábere alebo v Líniovom prehľade.

Tvar

Vyberte tvar v prvom okne výberu.

Materiál

Vyberte jeden z materiálov v druhom okne výberu. Uvedené materiály sú len príkladmi, ďalšie spresnenia môžete vykonať na karte Materiály v časti Vlastnosti.

Špeciálne

Tu si môžete vybrať objekt so špeciálnym tvarom, materiálom atď. Takéto objekty sú celkom pekné na reprezentáciu defektov v atómových štruktúrach. Pri výbere takéhoto špeciálneho objektu už nemôžete samostatne vybrať tvar a materiál zhora. V záložkách Objekty a Materiály v časti Vlastnosti je možné vykonať ďalšie zmeny.

Tlačidlo Nahradiť

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 vertice object structures.

Tlačidlo Predvolené

Ak chcete mať predvolené hodnoty (NURBS gule a špecifické farby a veľkosti prvkov) vybraných atómov, stlačte tlačidlo Predvolené.

Oddeliť atómy

Ak chcete oddeliť jednotlivé atómy, vyberte najprv atómy (vrcholy) v režime editácie. Po zvolení režimu editácie sa v spodnej časti panela Nástroje Blenderu pre atómy zobrazí tlačidlo Oddeliť. Ak voliče Zmeniť tvar atómov zostanú na Nezmenené, typ objektu (NURBS, povrchová sieť, meta) a jeho vlastnosti sa pri oddelení nezmenia.

Po výbere atómov použite tlačidlo Oddeliť atómy na oddelenie vybraných atómov: atómy sú teraz samostatnými novými objektmi, s ktorými možno manipulovať štandardným spôsobom. Zobrazia sa v Líniovom prehľade a majú príponu _sep.

Príklady

Rôzne prezentácie jednej a tej istej molekuly.	Časť molekuly DNA.
Funkcionalizované molekuly [5]helicénu na povrchu NaCl(001) (Clemens Barth et al. – Odkaz na publikáciu).	Štruktúra solárneho článku na zdôraznenie vlastností kremíkových nanokryštálov deponovaných systémom pulzného rozprašovania (Mickael Lozac’h et al. – Odkaz na publikáciu).

Toto video vytvoril Sébastien Coget (zodpovedný výskumník: Frank Palmino) v inštitúte Femto-ST v Besançone (Francúzsko). Film demonštruje, že Blenderom sa dajú robiť profesionálne filmy pre výskum. Bol prekreslený mechanizmom Cykly.