Atomic Blender (PDB/XYZ)插件

原子Blender （PDB/XYZ） 插件导入原子结构（分子、晶体、团簇、粒子、表面等），这些结构在 PDB （.pdb） 和 XYZ 文档 （.xyz） （导入 PDB/XYZ）中进行了描述。该插件读取 PDB/XYZ 文档中所有原子的坐标，并将这些原子表示为Blender世界中的球。此外，如果 "化学键" 在 PDB 文档中 明确的 列出，则会显示仅在 PDB 文档中描述的 "化学键" 。 原理性BSDF着色器 用于描述元素的材料属性。

对于导入，可以选择许多选项，这些选项允许以不同的方式表示原子和棍子。借助于 Atomic Blender Utilities panel 中的几个工具，可以在导入后修改原子结构。

请注意，Blender三维世界中选定的原子结构的坐标也可以被 导出 到PDB/XYZ文件。

一般动机： Atomic Blender (PDB/XYZ)对于那些想用Blender可视化他们在PDB或XYZ文件中描述的原子结构的科学家来说是很有意思的。由于Blender，可以获得分子、晶体结构、表面、纳米粒子、团簇和复杂原子排列的花式图形。这样的图形符合具有高影响因子的顶级期刊的标准。见本页末尾的 实例 。

See also

关于PDB和XYZ的信息

See also

论坛

  • 请使用 Blender艺术家论坛 进行评论和提问，或直接使用 Blender聊天 。

  • 也有可能在 Stack Exchange 上提出问题。然而，请注意，有些开发人员，如Blendphys，没有足够的学分，然而，这需要有在Stack Exchange上给予答案的权限。

Hint

原子结构的缺陷

如果您想显示原子结构中的空位等缺陷，请在PDB或XYZ文件中使用 X 作为元素名称（ 见这里 ）。缺陷会以立方体的形式显示。

导入PDB/XYZ

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带有PDB导入选项的面板。

镜头 & 灯光

一个照相机和/或一个光源被放置在三维世界中。两者的放置方式都是为了在光源提供足够光线的情况下，相机可以很好地看到整个原子结构。

物体到原点（PDB）

原子结构被放置到三维世界的原点（0.0，0.0，0.0）。

物体到原点（XYZ）

无论是在 第一个 还是在 所有的帧 中，原子结构都被放到三维世界的原点（0.0, 0.0, 0.0）。

球/原子

类型

为原子选择 NURBS 、 Mesh 或 Metaballs 。对于 Mesh 选项，可以选择 Azimuth 和 Zenith 值。Metaballs可以带来一些花哨的效果：例如，如果足够大，它们的形状会融化在一起，呈现出某种表面效果。

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带有选项的XYZ导入面板。

缩放因子

原子半径以及原子之间的距离可以通过一个简单的因素进行缩放。

类型

可以选择原子半径的类型（原子、范德瓦尔斯或预定义）。

棍 / 纽带 （只在PDB）

使用棍

使用棍子或不使用。请注意，这些键必须列在PDB文件中。该插件不会 计算 原子之间可能存在的化学键，这些化学键会显示为棍子。

类型

一般来说，选项 Sector 和 Radius 分别决定棍子的精度和尺寸。选项 Smooth 表示对原子棒进行平滑运算。选项 颜色 意味着棒子被分为两部分，显示它所连接的两个原子的颜色。

实例化顶点

一个元素的棍子被放入一个实例顶点结构中，棍子显示为圆柱体。实例化顶点结构使得显示和加载许多棍子的速度相对较快（更多信息见 实例化顶点结构 一节）。选项 Unit 是一个单位（一个小圆柱体）的长度：几个这样的单位放在一起实际上形成了棍子（圆柱体）。单位长度越长，这种单位的数量就越少，因此显示的速度就越快。然而，如果单位长度太长，棍子最终会变得比键长（原子之间的距离）长。这就会导致棒子与原子相交的 重叠效应 。选项 Bonds 显示的除了单键外还有双键、三键等，而选项 Distance 则是用棍子直径测量的键间距离。

蒙皮

面板和细分修改器被用来构建棍子。这将提供一个漂亮的棍子网络，可以用来显示，例如，只显示结构中的化学键（事先删除原子！）。选项 SubDivV 和 SubDivR 是细分操作的参数。如果激活选项 Smooth ，则最初的方形棍子轮廓将变为更加圆形的轮廓。注意，如果选择了这个选项，就只有一个代表所有棍子的对象。

法线

使用的是普通圆柱体。对于每个结合体，使用一个单独的圆柱体。如果选项 一个对象 被激活，大约 无 棍子被连接成一个网格对象。这使得显示棍子的速度非常快。然而，单个的棍子不存在了。

框架（仅XYZ）

加载所有帧

只加载所有帧的第一帧。

跳过帧

跳过并仅加载每个n-th帧。这对于大数据来说非常有用，因为仅显示每个第4帧可能就足够了。

帧/关键帧

显示每个键的特定帧数。关键帧中的许多帧会导致更流畅的演示。

Important

请记住 ：对于所有帧，帧中的原子数必须 相同 ！

实例化的顶点结构

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大纲中的NaCl结构。

必须了解原子结构的原子（和棒）是如何在Blender内组织起来的。这就是为什么我们在以下几点上关注这一点：

当通过PDB或XYZ导入器导入原子结构时，原子被放入一个所谓的 instancing顶点结构 ，有点像元素的 组 。例如，NaCl结构中的所有钠原子构成一个实例化顶点结构，氯原子也是如此（见图）。就钠原子而言，有一个 钠 集合，其中包括 钠_原子 集合。在后者中， 钠_网络 是由网格本身（ 风格_钠 ）和一个名为 钠_球 的球组成。网格只包含顶点（没有物体！），顶点位于PDB/XYZ文件中指定的x、y、z位置。Blender所做的仅仅是在所有的顶点上 复制 了 代表 球 钠_球 因为只使用了 一个球 ，所以通过代表Blender内部的千余个原子，使事情变得异常快速。请注意，这个代表球位于结构的中心，没有任何意义。这就是为什么代表球的可见性开关被关闭的原因（见红色箭头）！这也是为什么代表球被关闭的原因。

有一些后果： a ）代表球出现在所有顶点上，具有相同的方向。b ）改变代表球的材料性质改变了所有复制球的性质。c ）球不是单个物体，而是结构的连接部件。实际上，这样的对象不存在。

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大纲中的NaCl结构。

修改

替换 个体 原子

为此，必须置换相应的顶点：进入 编辑模式 并选择原子。您现在可以替换原子（顶点）。

改变材料特性（所有原子）

为此，必须改变代表球的材质特性：在轮廓线中，打开代表球的可见性（此处， 钠_球 ，参见图中的红色箭头）。然后，您可以选择球并更改材质属性。之后，使代表球不可见，否则出现在结构中。

分离一个元素

关于这一点，请参见 分离原子 一节。

为了使原子结构的处理更加容易，可以使用实用工具面板，请参阅下一节。

Hint

将实例化顶点结构的所有原子转换为实际独立对象

执行以下操作：使用鼠标选择原子结构并使用 实例独立化 。用这个，你会产生真正的独立物体！在轮廓线中，删除剩余的实例顶点结构，如 "碳" 、 "氢" 等。

请注意，如果结构代表数百个和数千个原子，则Blender可能会变得相当缓慢：同时，所有这些新原子都被表示为单独的球对象， Blender必须以多种方式处理它们。如上所述，对于每个实例化的顶点结构，只有 一个代表性球物体 ！

原子Blender实用工具面板。

Atomic Blender Utilities 面板让您在操纵导入结构的原子时更轻松。

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自定义数据文件中氢的条目。

自定义数据文件

可以加载单独的自定义数据文件，其中包含每个元素的以下信息：

  • 所有类型的半径（原子、VdW、离子） ，以Å为单位

  • 球颜色

  • 原理化BSDF着色器的其他材料属性。

当需要为原子半径和着色器属性使用预定义值时，这种选项非常有用。可以从此处下载示例： 自定义数据文件 。

自定义数据文件是一个ASCII文件，用户可以对其进行复制和修改。原子的半径和材料属性可以按照以下方式进行修改：用标准文本编辑器打开ASCII文件，搜索原子名称并修改半径（所用半径）。对颜色的RGB值（Color）等进行同样操作。RGBA（1.0, 1.0, 1.0, 1.0）的值对应于白色，RGBA（0.0, 0.0, 0.0, 1.0）是黑色。请注意，颜色元组的最后一个值是颜色的alpha值。此外，其他几个属性，如 金属感 、粗糙度 和 透射率 也可以改变。这些是 原理化 BSDF 节点 中的属性。还有一些 Eevee 的属性，可以用来确定对象的透明度等。

请注意，在自定义数据文件的标题中，列出了字符串选项 P BSDF Subsurface Method 、 P BSDF Distribution 、 Eevee Blend Method 和 Eevee Shadow Method 的所有可能值。

../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_utilities-panel.png

原子Blender实用工具 面板。

在Blender内部，需要先加载数据文件。执行 应用 后，颜色和材料属性将被改变。 注意，只有选定的原子会被改变！ 。

测量距离

使用此工具，可以测量 对象模式 中以及 编辑模式 中两个对象的距离。该单位是Ångström。

改变原子大小

请注意，必须选择原子结构！

半径的类型
类型

使用此选择器可以选择半径的类型。其中一个使用 预定义 、 原子 或 范德华 半径。预定义半径的默认值是 原子 半径。

电荷

对于选项 离子半径 ，可以选择充电状态，并瞬时更改所选对象的半径。选择一种类型的原子（例如，仅所有氢原子） ，然后应用充电状态。仅当原子的充电状态可用时才适用更改。例如，请参阅 自定义数据文件 。

pm半径

属于一个元素的所有原子的半径都可以被操纵。键入原子的名称（例如 氢气 ） ，并以皮米为单位选择半径。

半径的比例

这将使用一个缩放因子修改所有选定原子和原子结构的半径。分别使用 较大 或 较小 按钮输入缩放因子并增加或减小半径的大小。

更改棍大小

所选摇杆的直径将被更改。按钮 较大 和 较小 分别允许增大或减小直径。比例因子决定了直径变化的强度。通过使用 轮廓线 ，可以仅在选择的摇杆（例如，仅氢原子的摇杆）上应用这些运算符。请注意，仅当摇杆是单独的对象（例如单个圆柱体）或摇杆在实例化顶点结构中描述时，才适用更改。

变化原子形状

可以将原子的形状更改为球体、立方体、冰圈等。此外，原子的材料可以改变。首先，在3D视口或Outliner中选择您的原子。

形状

在第一个选择器中选择形状。

材质

在第二个选择器中选择一种材质。材质只是示例，可以在属性的材质选项卡中进行进一步的细化。

特殊

在这里，您可以选择具有特殊形状、材质等的对象。这些物体代表原子结构中的缺陷是非常好的。选择此特殊对象时，您不能再从上面单独选择形状和材质。在属性的对象和材质选项卡中，可以进行进一步的更改。

按钮替换

毕竟，按 替换 按钮。然后改变所有选定原子的形状 和/或 材料。此选项适用于对象和实例化顶点对象结构。

推特按钮 - 默认文本

如果要具有所选原子的默认值（ NURBS球体和特定元素颜色和大小） ，请按 默认 按钮。

独立元素

要分离单个元素，请先在 编辑模式 中选择元素（顶点）。选择 编辑模式 后， 元素Blender程序 面板底部会显示 分离 按钮。如果 更改元素形状 中的选择器保持在 不变 上，则对象类型（ NURBS ，网格，元）及其属性在分离时不会更改。

选择原子后，使用按钮 分离原子 来分离所选的原子：原子现在是单个新的对象，可以标准方式进行操作。它们出现在大纲中，并带有后缀 _sep 。

示例

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同一分子的不同呈现方式。
../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_DNA.jpeg

DNA分子的一部分。
../../_images/addons_import-export_mesh-atomic_JPCC-2014.jpg

Functionalized [5]helicene molecules on the NaCl(001) surface (Clemens Barth et al. -- Link to publication).
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太阳能电池结构以强调通过脉冲喷雾系统沉积的硅纳米晶体的性质（Mickael Lozac'h 等人-- 指向出版物的链接 ）。

这段视频 是由 Sébastien Coget （责任研究员： Frank Palmino) 在在法国贝桑松的 Femto-ST机构 制作的。这部电影表明，使用Blender ，专业电影可以用于研究。它是使用Cycles渲染的。