Перевод поста Jason B. "Plotting electronic orbitals using Mathematica".
Выражаю благодарность за помощь в переводе участнику сообщества ВКонтакте Русскоязычной поддержки Wolfram Mathematica Курбану Магомедову.
Скачать перевод в виде документа Mathematica, который содержит весь код использованный в статье, а также дополнительные материалы, можно здесь.
Химикам часто бывает полезно изображение молекулярных орбиталей (МО). Они используются для описания волновой функции электронов в атомах или молекулах. Как правило, это результаты различных квантово-химических или квантово-физических расчетов, производимых в специализированном программном обеспечении для расчета МО, которые представлены в виде cube-файла, разработанного Gaussian. Эти файлы содержат объемные данные для построения орбиталей на трехмерной сетке.
Существует множество приложений для просмотра cube-файлов, такие как VMD или GaussView, но я хотел бы воспользоваться возможностями Mathematica, которые она дает для совмещения и создания различных типов графических объектов, а также автоматизации всего процесса, что в итоге позволило эффективно создавать кадры для видео, в котором можно наблюдать изменение МО.
Прежде всего, нам понадобится функция для извлечения данных из cube-файла. В процессе мы создадим также текст для файла XYZ (формат, также представленный Gaussian). Функция OutForm по сути имитирует работу функций PRINTF, встречающихся в других языках программирования.
In[1]:=
Импорт cude-файла:
In[2]:=
Если Вам необходимо создать cube-файл, то можно использовать следующую функцию:
In[3]:=
Далее нам потребуется функция отображения МО:
In[4]:=
Давайте теперь рассмотрим как все работает на примере. Возьмем некоторый cude-файл, скажем, cys-MO35.cube и импортируем данные из него:
In[5]:=
Теперь построим трехмерную модель:
In[6]:=
Out[6]=
Если вам необходимо создать видео файл, то вам потребуется набор изображений с одинаковой точкой обзора, которую можно задать с помощью опций ViewAngle, ViewPoint, и ViewCenter. Когда вы указываете эти опции с их значениями внутри функции CubePlot, она передает их непосредственно в функцию Show, что позволяет использовать в вашей функции отображения МО, встроенные опции стандартных функций Wolfram Language:
In[7]:=
Out[8]=
Наконец, вы также можете использовать любые опции, которые имеет встроенная функция ListContourPlot3D:
In[9]:=
Out[9]=
In[10]:=
Out[10]=
Автор: OsipovRoman
