晶体结构可视化软件Diamond教程，教你轻松搞定“高大上”的科研绘图

引言

科研论文里面高端精美的晶体结构图是否曾让你心动不已？

你是否也为如何通过科研绘图“丰富”自己的科研结果而发愁？

无需聘请专业绘图团队，也无需求助指导老师，只需学会一款软件——Diamond，即可让自己的科研成果表述“高大上”起来！

众所周知，在材料、化工等领域，物质的晶体结构占据着举足轻重的地位。为了生动详细的描述和展示材料的晶体结构，我们需要将其进行可视化。而Diamond作为一款简单强大的晶体结构可视化软件，可以让你轻易的解决这个问题，绘制出如顶级科研杂志上那般漂亮的晶体结构图。

软件介绍

Diamond是德国波恩大学Crystal Impact GbR公司开发研制的一个服务于化学专业的软件。它是一款在原子水平实现晶体结构可视化的软件，包括分子和聚合物扩展、多面体、搜索结构数据、自动和批量创建结构图片等功能，支持晶体结构着色和渲染以及批注。

利用该软件不仅能创建晶体模型，还能以各种形式（线状，球棍状或空间堆积状，多面体形式等）展示晶体模型，而且模型可以根据用户的需要自由旋转、移动和缩放，可以用着色方案对原子进行强调和渲染，也可以对晶体模型进行文字标注。Diamond的功能极其强大，除了上述功能外，通过将晶体结构

可视化，可以展示晶体结构的构造原理，绘制出高端大气的科研图片，它广泛应用于原子，分子和固体化学以及表面和材料科学。

迄今为止，Diamond经历了1.0、2.0、3.0、4.0等几代产品，其功能也在不断完善与更新，目前官网上（http://www.crystalimpact.com/diamond/v3download.htm）可见的最新的版本是Diamond 4.6.2（图1）。

图1 Diamond官网

安装教程

首先在官网上找到Diamond软件的下载地址，选择想要下载的版本，下载安装程序，以Diamond 3.2为例进行下载安装，如图2所示。

图2 Diamond 3.2官网下载

双击下载后的安装程序进入安装向导，按照示意图3和4的步骤即可成功安装Diamond 3.2软件。

图3 安装步骤1和2

图4 安装步骤3和4

操作详解

安装成功后，即可利用Diamond进行晶体结构可视化操作了。双击安装后的软件，并随意打开一个CIF文件，即可得到图5所示操作界面。值得一提的是，Diamond软件处理数据主要使用CIF文件，而如何找到对应物质的CIF格式文件，则需要读者在相关网站自行摸索，为方便初学者，笔者提供一个CIF资源常见网址：http://www.crystallography.net/cod/index.php。

4.1 软件操作界面

如图5所示，Diamond 3.2软件操作界面主要可以分为以下几大块：

1.菜单栏（红框）：多种操作指令按照其功能分类。

2.顶部工具栏（蓝框）：主要涵盖保存、新建和打印等标准工具，以及视频工具。

3.导航栏（绿框）：可以在该区域快速访问其他选项，比如说结构图、数据表、距离与角度分析以及粉末衍射图样。

4.绘图窗口（黑框）：也叫作主视窗，在该窗口能够观察到晶体的内部结构，是主要的工作区域。

5.底部工具栏（黄框）：主要使用工具的操作区域，包括晶体的移动、转换、测量等基本工具。

6.表格和属性面板（紫框）：显示主要的晶体结构数据，即数据摘要。

图5 Diamond软件操作界面

4.2 实例操作

为了便于读者理解，笔者以绘制ZnS的晶体结构为例，进行基本的绘图操作讲解。

1.首先在Diamond中打开并导入ZnS的CIF文件，如图6所示。

图6 打开CIF文件

2.此时软件会自动运行“文件导入助手”程序，帮助我们正确的导入文件。第一页是欢迎页；第二页用来检查软件自动识别的文件类型是否正确，如果有错误可以在下拉菜单里面选择正确的文件格式；第三页用来选择是否自动让软件来绘制晶体结构图；第四页是最后一页，可以勾选“Do not show this assistant again”，这样软件下次将会自动完成文件导入的操作，然后点击完成（图7，图8）。

图7 文件导入助手程序1和2

图8 文件导入助手程序3和4

3.然后软件会自动运行“结构图像绘制助手”，如图9所示；如果此前已经有其他结构图存在，则可以选择勾选“Destroy all atoms, bonds, ets.”复选框。

图9 结构图绘制助手

4.随后会进入原子显示方式设置界面，此处选择填充原子到单位晶胞“Fill cell range with atoms”，点击下一步（图10）。

图10 原子显示方式设置

5.如图11所示，在这个页面，可以设置其他一些与原子相关的结构。如创建晶胞边界，连接原子等。我们所绘制的ZnS的晶体结构为立方晶系，“S”占据晶格顶点，“Zn”占据晶格间隙位置，因此在这里我们选择“Create polyhedra around”，然后在中心元素那里输入“S”，点击下一步。

图11 设置其他与原子相关的结构

6.随后进入图像设计页面“Picture design”，本页面提供了图像设计的一些基本功能。如改变模型（球棍模型，线型，比例填充模型等），屏幕布局，背景颜色，显示质量，避免重复的原子主色等（图12）。

图12 图像设计

7.接下来，可以选择观察结构模型的方式。我们可以选择最佳投影，无变化，以及沿某一晶向观察。对于投影方式，我们还可以选择平行投影和中心投影。最后记得勾选上“Adjust enlargement factor and position to fit picture in drawing area”以使图像大小自动调整适应绘图区，然后点击完成，如图13所示。

图13 查看图像设置页面

8.经上述步骤后，软件会自动绘制出如图14所示的晶体结构图片，缺乏立体感，也不是特别美观，因此后续的调整与美化必不可少。

图14 ZnS晶体结构

4.3 调整与美化

绘制出图14所示的晶体结构后，需要对其进行全面的优化处理，主要优化工具处于菜单栏的“Picture”项目下，如图15所示红框。

图15 图片美化主要调整工具

首先进入“Picture”下的“Representation”，分别勾选渲染“Rendering”和灯光“Enable Lighting”，如图16所示。

图16 调整“Representation”

随后，进入“Picture”菜单栏下的“Atom Design”项目，为原子设置合适美观的颜色及透明度（图17）。

图17 设置原子颜色

同样的，如图18所示，在菜单栏“Picture”下选择进入多面体设置“Polyhedron Design”，根据自己的喜好以及美观程度，设置多面体填充的颜色、透明度以及多面体的边框。

图18 多面体设置

在此基础上，我们还需要调节晶胞边框，也就是菜单栏“Picture”下的“Cell Edges Design”设置，选择相应颜色并设置宽度，如图19所示。

图19 晶胞边框设置

最后，在图例处鼠标右击，如图20，打开弹出来的“legend”对话框，可以对图例的大小、颜色、字体以及边框进行调节。

图20 图例调整

4.4 结构图的导出

经过上述优化调整，确定最终优化参数之后，就获得了开篇所提到的“高大上”晶体结构图，那如何导出呢？

首先，我们需要设置图像的版式，在“Picture”菜单栏下选择“Layout”，在弹出的窗口中将其设置为位图“bitmap”，并设置分辨率为300，设置宽和高分别为2500和1875（分辨率越大，宽和高越大，导出的图片越清晰）（图21）。

图21 调整图片版式

版式调整完毕之后，在菜单栏的“File”项目下选择“Save as”将其另存为“png”文件，即可得到输出的晶体结构图。需要注意的是，Diamond软件导出的图片自带水印，读者可利用PS等修图软件对其进行去水印操作，最终可得到图22所示的最终效果图。

图22 最终输出图片

以上就是Diamond晶体可视化软件的基础操作了，学会了的话，还不赶紧行动起来！

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