所属部门：研之成理 —— 钟老师科学可视化工作室
适合人群：Diamond初学者、MOF研究者
知识点：1. Diamond构建晶体结构模型的基本步骤； 2. 哑原子的利用
图 1
因为Diamond是一款从晶体学数据生成空间立体模型的软件（可以简单理解为从数据点到3D图的过程），所以在构建晶体模型之前，需要对材料的空间结构和配位情况有一定的了解。比如，本例中MOF-5主要有无机和有机两部分构成，如下图2所示。无机多面体部分为Zn4O(CO2)6，无机部分之间通过有机苯环连接为一个整体。
图 2
对晶体的空间结构和配位环境有一定了解之后，我们从Zn原子开始，首先搭建无机部分，然后添加C原子，构建出Zn4O(CO2)6多面体，然后拓展到整个晶胞，最后补充连接苯环。具体操作步骤如下：
导入MOF-5.cif文件：
从晶体学数据库下载MOF-5的CIF文件（点击文末“阅读原文”就可下载cif文件）。打开Diamond，根据导引打开MOF-5。注意：在导引中，可以选择自动创建晶体模型，也可以选择创建空白文件，如下图3所示（如果选择的是自动创建晶体模型，在后面构建模型前，需要destroy所有原子，重新构建。）
图3
从Zn原子开始搭建Zn4O(CO2)6多面体模型：
Diamond中在搭建模型晶体模型之前，通常需要先检查空间群和原子间距离是否正确和合理。检查空间群：“Structure”– “Space Group” 如下图4所示:
图4
检查原子间距离：“Build”- “Connectivity”，或者点击软件下部快捷键
。如下图5所示，依次检查每对原子间距离是否合理。
图 5
点击快捷键
，创建Zn原子，如下图6、7所示：
图 6
图 7
构建无机部分的时候，我们可以利用Diamond中的Filter命令，将所有操作限定在Zn、O原子之间，暂时不考虑C原子。依次选择Build – Filter命令，出现如下图8所示对话框，在Atom Groups栏中取消勾选除Zn、O之外的其他所有元素。
图 8
反复点击软件界面下方快捷键 “Fill Coordination Spheres Directly” ，
，直至原子不再增加。 Zn4O(CO2)6多面体框架开始出现，如下图9所示:
图 9
通过Build –Polyhedra生成Zn4O(CO2)6多面体，如下图10、11所示，注意中心原子（Central atom groups，此例中是Zn原子）和配体原子（Ligand atom group，此例中是O原子）的选择。
图 10
图 11
此时，Zn4O(CO2)6多面体基本构建完成，通过比较，发现还缺少C元素。再次打开Filter对话框（Build- Filter），在Atom groups中勾选C元素。点击
无机多面体中C元素补充完成，如下图12所示。至此，Zn4O(CO2)6无机多面体单元构建完成。
图 12
完整晶胞的构建：
点击快捷键
，多面体结构扩充到整个晶胞，如下图13所示。
图 13
点击快捷键
，完整晶胞结构初显，如下图14所示。
图 14
同上构建多边形，并删除未成键原子，稍微调整角度，MOF-5基本单元构建完成，如下图15所示。
图 15
添加哑原子：
全选，点击快捷键
，在MOF-5中心位置添加哑原子，如下图16、17所示。
图 16
图 17
双击中心哑原子，可以设置哑原子大小、颜色等参数，最终效果图如下图18所示：
图 18
互动话题：
这种MOF结构又改怎么画呢？
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