Atomic Blender (PDB/XYZ)

Atomic Blender (PDB/XYZ)

Atomic 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 明确地 列出，则会显示仅在 PDB 文档中描述的“化学键”。原理化BSDF着色器用于描述元素的材质属性。

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。

导入PDB/XYZ

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。

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。

法向:

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

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!

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.

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）

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.

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。

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。

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，颜色和材质属性将被改变。 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 物体模式 中以及 编辑模式 中两个对象的距离。单位是Ångström。

更改原子大小

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。

更改原子形状

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、融球）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

同一分子的不同呈现方式。	DNA分子的一部分。
NaCl (001)表面上的官能化[5]螺旋分子（Clemens Barth等人— 指向出版物的链接）。	Solar cell structure to underline the properties of silicon nanocrystals deposited by pulsed spray system (Mickael Lozac’h et al. — Link to publication).