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【往期系列教程】
Materials Studio建模教程-1：自动保存、导入结构、生成图表文档、创建文件夹并移动文档、添加和重命名HTML文档等
Materials Studio建模教程-2：绘制苯酚、二环戊二烯、2-氯吡啶分、甲基丙烯酸甲酯分子结构模型，添加照明效果！
Materials Studio建模教程-3：绘制卟啉分子-绘制五元环、复制、粘贴、平移、旋转、连接、编辑化学键、添加氢原子等！
Materials Studio建模教程-4：绘制有机金属结构模型-Fragment Browser辅助下复杂结构的绘制
Materials Studio建模教程-5：使用结构集合文件，重叠与对齐分子结构！
Materials Studio建模教程-6：准确定位和移动原子
Materials Studio建模教程-7：分子在表面吸附模型的建立
Materials Studio建模教程-8：均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物、树枝状高分子模型
Materials Studio建模教程-9：layer builder工具建立硅的孪晶结构、建立金属-聚合物-金属体系
Materials Studio建模教程-10：Crystal Builder工具建立晶格和可视化，包括氢键的可视化方法
Materials Studio建模教程-11：Analog Builder产生数以千计的相似结构
Materials Studio建模教程-12：建立介观尺度分子模型，构建嵌段共聚物、无规共聚物、支链结构
Materials Studio建模教程-13：建立介观结构体块模型
目的：介绍Materials Visualizer中使用等值面和切片的方法。所用模块：Materials VisualizerMaterials Visualizer提供了一系列功能强大的工具观察和分析体数据，例如区域、等值面和切片等。许多Materials Studio应用程序都生能成区域，例如粒子密度、势能等，为了分析一个区域的某个特定方面，可以生成该区域的等值面和切片。可以观察和分析由其它建模软件生成的领域和表面，例如可通过.xsd文件格式导入表面模型。本教程说明了操作苯分子等值面和切片的方法。已经优化了苯的结构，分子的电子密度和静电势已经使用DMol3进行了计算。启动Materials Studio并建立一个名为Isosurface的新工程。如想获得关于创建新工程的指导，可参见Project management教程。如果Materials Studio还没有打开，双击桌面上的Materials Studio图标，或者从Windows开始菜单的程序列表中选择BIOVIA | Materials Studio，以启动程序。打开New Project对话框，输入Isosurface作为工程名，单击OK按钮。新工程将以Isosurface为工程名列于Project Explorer中。注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将工程中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。有关恢复默认参数设置的步骤，可参见创建工程教程（Creating a project tutorial）。Materials Studio提供了一个包括苯的电子密度和静电势的数据示例文件。在Standard工具栏上单击Import按钮，打开Import Document对话框。导航至Examples/Documents/3D Model/benzene.xsd，单击Open按钮。体积渲染工具在Volume Visualization 工具栏上。从菜单栏中选择View | Toolbars | Volume Visualization，然后选择Create Isosurfaces工具。打开Choose fields to Isosurface对话框。需要选择创建等值面的区域。选择DMol3 total electron density并单击OK按钮。可以使用Display Style对话框，改变等值面的显示样式。在3D Viewer中右键单击，从快捷菜单选择Display Style，打开Display Style对话框，选择Isosurface选项卡。Display Style对话框的Isosurface选项卡在Display style区域，单击Dots单选按钮，将Dot size增加到3。如果正在查看一个复杂的体系，这将会非常有用，因为它会加速重新绘制的时间。在本教程的其它部分，将使用实体显示样式。在Display style区域，单击Solid单选按钮。可以改变表面的透明度以减少不透明性。在进行这一操作之前，应该将原子的显示模式设置为Ball and stick，从而观察到透明度改变的效果。选择Atom选项卡并选择Ball and stick，返回Isosurface选项卡并拖动Transparency滑块到中间的标记处。随着分子的旋转，等值面自动变成点状表示。这是移动中的体块等效快速渲染功能，在高质量显示模式中，当旋转原子和键时它们是可见的。可能注意到了在等值面的边缘遇到深色背景时会显示轻微的“光环”，这是渲染过程的伪影，可使用Properties Explorer删除。在Properties Explorer中，从Filter下拉列表中选择Isosurface。双击IsInsideVisible，打开Edit IsInsideVisible对话框。选择No选项，单击OK按钮。等值面是由域值相同的点形成的表面。所以可以通过改变等值面数值，增加或减少等值面的尺寸。在Display Style对话框的Isosurface选项卡上，使用Isovalue旁的向上数值调节按钮，增加等值面数值。随着等值面数值的增加，等值面的尺寸减小，反之亦然。注意：如果设置的等值面数值超出了定义等值面区域的范围，则不会显示等值面。选择Field选项卡。使用Display range 1st Max数值调节控件，将Max值更改为0.49。注意：对于周期性体系，可以将显示范围扩展到1.0以上和0.0以下。使用Display Range 1st Max数值调节控件，将Max值更改回1.0。可以用不同的方法改变等值面的颜色。最简单的方法是使用颜色选择器改变整个等值面的颜色。返回Isosurface选项卡，单击Custom选项旁的颜色选择控件，显示颜色选择器，选择一种新的颜色。注意：如果存在多个等值面，则应在选择新颜色之前选择要修改的等值面。否则，所有等值面都将改变颜色。也可以通过区域映射进行着色，例如，可将静电势绘制到电子密度图上。从Mapped field下拉列表中选择DMol3 electrostatic potential，关闭Display Style对话框。等值面的颜色改变，从而反映静电势的映射。在Display style区域，激活了Banded复选框，这会将等值面细分成一些均匀着色区域，每个着色区域相当于映射区域的一个取值范围。也可以使用Color Maps对话框改变等值面的颜色。在3D Viewer中右键单击，从快捷菜单中选择Color Maps。From和To文本框表示由色条覆盖的取值范围，在这里定义了许多的色条范围。从Spectrum下拉列表中选择Blue-White-Red。等值面的颜色发生变化，因此等值面中，值等于或低于From文本框数值的区域，都会显示为蓝色。颜色会随着值的增加而改变，直到等值面中值等于或高于To文本框中的值的区域变为红色。通过将鼠标悬停在颜色选择器中的某种颜色上，可以看到该颜色表示的是等值面的哪个值。在Color Maps对话框中，在颜色选择器的任意颜色上悬浮鼠标指针。显示一个数字提示，表示分配到该颜色的等值面的值。可以通过在颜色选择器选择任意一个颜色设成透明。在3D Viewer中，等值面上所选择的颜色的区域现在变成透明的。提示：可以通过单击区域使各个区域透明，也可以拖动鼠标使许多相邻区域透明。在设成透明的3个区域上单击第一个，拖动鼠标到第3个。按照之前的说明，From和To文本框中的值定义颜色区域，且是可以改变的，既可以通过简单的输入一个新值，也可以使用预先计算好的值。预先计算的值可以通过单击From和To文本框旁边的向右箭头获得。可以看到区域最小值field minimum、平均值mean、最大值maximum和映射最小值mapped minimum、平均值mean、最大值maximum。区域值对应于整个区域数据值，即电子密度。映射值只对应在映射区域中包含的值，即特定等值面数值处指定的电子密度。打开Display Style对话框，在Isosurface选项卡中改变Isovalue，关闭对话框。在Color Maps对话框中，单击From框旁的向右的箭头。映射区域范围应发生了改变，从而显示等值面中映射区域数据的新范围。对From 文本框选择Mapped Minimum，单击To框旁边的向右箭头，选择Mapped Maximum。关闭Color Maps对话框。平均值主要应用于由于大的异常值的出现使最大值很高的情形，在这种情况下，对这些异常大值着色是不恰当的，使用平均值提供了更好的颜色分布，将在切片着色部分再次使用这些数值。可以向模型中添加切片，从而通过平面而不是等值面曲面观察域值的分布。可以用几种不同的方法添加切片，这取决于希望它们如何定向。有几种预置的取向，例如最佳拟合和平行于不同的坐标轴，首先使用Best Fit方法添加切片。单击Create Slices按钮旁的选项箭头，选择Best Fit。打开Choose Fields to Slice对话框。选择DMol3 electrostatic potential并单击OK按钮。在苯环的平面上显示一个红色的切片，不显示彩色的阴影，因为它使用全部区域范围。为了添加颜色，需要再次使用Color Maps对话框。当选中切片时，其边缘的颜色变为黄色，且在它的旋转中心显示一个黄色的叉线。在3D Viewer中单击右键，选择Color Maps，将From值更改为Mapped Minimum，To值更改为Mapped Mean。在这种情形下，由于大的异常值的出现使映射最大值很高，所以应该使用映射平均值，因为这会给出更准确的颜色范围的表征。等值面的存在阻碍了切片的观察，因此需要将它从视图中移除。选择Volumetric Selection工具，打开Volumetric Selection对话框，展开两个节点。DMol3 electron density节点下是等值面，DMol3 electrostatic potential节点下是切片。既可以删除等值面，也可以使它透明。取消勾选Isosurface1复选框，关闭对话框。这将从视图中移除等值面，但并不会将其删除。对等值面，也可以使用Color Maps对话框使得特定值透明。在Color Maps对话框中，单击红色的向左箭头并单击颜色选择器上前两个红色块。当颜色移除以后，可以看到代表切片边缘的一个方框，可使用Display Style对话框将它移除。打开Display Style对话框，在Slice选项卡中，取消勾选Show frame复选框。关闭对话框。单击Reset View按钮。单击Create Slices工具旁的选项箭头，选择Parallel to 1st & 3rd Axis，打开Choose Fields to Slice对话框。选择DMol3 electrostatic potential并单击OK按钮。沿着x-z平面显示第二个切片，该切片和第一个切片使用相同的颜色映射设置。注意：无论屏幕上的切片数量，任意切片都可以有自定义设置。也可以通过选择化学键或原子对象并添加切片，从而形成穿过化学键或原子的切片。选择C-C键，单击Create Slices按钮，打开Choose Fields to Slice对话框。选择DMol3 electrostatic potential，单击OK按钮。在垂直于键的方向显示一个切片，叉线显示在选中的对象上。使用对于选定的对象的标准操作方法，可以旋转并平移切片。从菜单栏中选择View | Display Options，打开Display Options对话框。取消勾选Fast render on move复选框，关闭对话框。通过单击边框选择最后建立的切片，按住SHIFT和ALT键，同时使用鼠标右键单击并拖拽。切片沿着它的法线移动，随着切片移动通过区域，它的信息也相应更新。提示：如果使用三键鼠标或带滚轮的鼠标，可以分别使用SHIFT和鼠标中键/滚轮以及SHIFT和右键进行平移和旋转。注意：如果希望沿精确已知的晶体学方向对齐切片，可以使用Properties Explorer指定切片位置和切片法线。可以使用Volumetric Selection对话框移除切片。在选中切片的情况下，单击Volumetric Selection按钮，打开Volumetric Selection对话框，展开DMol3 electrostatic potential节点。在Volumetric Selection对话框中，单击Slice2，按下DELETE键。在Volumetric Selection对话框中，展开DMol3 total electron density节点，勾选Isosurface1复选框。从菜单栏中选择File | Save Project，或在Project工具栏中单击Save Project按钮。