Jmol:使用 Java 查看分子

作者:Joey Bernard

让我们回顾一些化学软件,看看您可以在 Linux 机器上完成哪些工作。 具体来说,让我们看看 Jmol,这是一个 Java 应用程序,既可以作为桌面应用程序使用,也可以作为基于 Web 的小程序使用。

您可以使用 Jmol 来帮助分析从其他实际计算您正在研究的化学效应的软件包中获得的结果。 它可以读取数十种不同的文件格式,您可以使用它来可视化从小分子到大分子(如蛋白质)的所有内容。 您还可以可视化晶体和轨道。 您甚至可以可视化动画事件,例如化学反应和分子振动。

大多数 Linux 发行版都应该在其软件包管理存储库中提供 Jmol。 例如,您可以使用以下命令在基于 Debian 的发行版上安装它


sudo apt-get install jmol

如果您想使用最新版本,请从主项目网站下载。 下载文件是一个简单的 zip 文件,其中包含运行 Jmol 所需的一切。 您还需要安装 Java 虚拟机才能运行 Jmol。

如果您从软件包管理器安装了 Jmol,您可能会有一个脚本可以更轻松地运行 Jmol。 如果您从二进制 zip 文件安装它,您需要通过调用 Java 并使用 JAR 文件作为命令行选项来手动运行它。

当您首次启动 Jmol 时,您将看到一个空白屏幕,准备好接受输入。 顶部是一系列图标,可以轻松访问 Jmol 中可用的主要功能。 如果您已经有要分析的数据文件,则可以使用它们。 否则,您可能需要一些示例文件才能试用可用的功能。

图 1. 当您首次启动 Jmol 时,您会得到一个空白的工作区,为您的工作做好准备。

二进制发行版不包含任何示例文件,以节省下载带宽;但是,主网站上提供了几个示例数据文件。 您可以通过下载源文件的快照来获取整个集合。 在本文其余部分的示例中,我将使用从源快照下载中获得的几个示例数据文件。

最简单的示例是加载数据文件并查看其外观。 图 2 显示了加载示例文件 Jmol-datafiles/gaussian/phenylnitrine.g94.out 时得到的结果。

图 2. 加载分子时获得的基本显示是球棍模型显示。

数据显示是交互式的。 使用鼠标,您可以单击并拖动分子以旋转它,从而查看所有细节。

“显示”菜单项提供了许多选项来操作分子。“原子”菜单项允许您更改要显示的范德华力场的大小。“键”菜单项显示原子之间键的粗细。 使用这两个选项,您可以调整显示,以便显示适当数量的细节。“标签”菜单项允许您向分子中的原子添加符号、名称或原子序数。

在“显示”菜单的底部附近,有一个复选框,用于指示是否在分子显示中显示氢原子。

在谈论如何影响分子的显示时,我应该提到“视图”菜单项提供了许多关于如何排列分子的预设。 因此,只需单击一下,您就可以沿着其任何轴查看分子。

Jmol 还可以显示事件的动画以及静态图像。“animations”子目录包含几个您可以试用的示例。 加载后,您首先会获得与之前相同的分子静态图像。

图 3. 加载动画时,它首先会显示分子的静态图像。

在窗口顶部的图标栏中,最右侧有一系列按钮,允许您逐帧浏览动画的帧。 如果您想观看完整的动画,可以在“工具”→“动画”菜单项下找到一组选项。 在这里,您可以播放一次动画,也可以将其设置为循环播放。

您甚至可以使用一种名为“回文”的模式,该模式在动画中向前播放,然后再向后播放。 这样,您只需要计算运动的一半,但仍然能够可视化整个运动范围。

还有更多分析工具可用。 单击“工具”→“光谱”→“JSpecView”菜单项会弹出一个新窗口。 在“文件”菜单项下,您会找到添加额外文件或进行 H1 或 C13 模拟的选项。 您可以选择“工具”→“测量”来测量分子内原子之间的距离,并且您可以使用“工具”→“距离单位”菜单项设置用于这些测量的单位。 您实际上也可以在加载分子后对其进行编辑。

图 4. JSpecView 是一个额外的工具,可用于查看分子的光谱。

如果您单击带有悬停描述“打开模型套件”的图标按钮,您将在显示窗口的左上角获得一小组下拉项。 它允许您删除原子、移动键甚至更改特定位置的原子种类。

图 5. Jmol 还允许您编辑分子。

如果您有一些需要重复多次的分析,Jmol 支持添加宏。 宏只是简单的文本文件,其中包含一组 Jmol 指令。 如果您将它们保存在 ~/.jmol/macros 目录中,Jmol 将会拾取它们并在“宏”菜单项中提供它们。

宏的语言与 Jmol 脚本功能使用的语言相同。 这种脚本语言基于 RasMol,并进行了一些小的更改。 此处提供了完整的语言参考 here

您还可以通过单击“文件”→“脚本编辑器”菜单项以交互方式使用脚本。 这会弹出一个新窗口,您可以在其中编写脚本、检查其语法,然后在 Jmol 中运行它。 这提供了强大的功能,使您能够获得所需的确切分析类型。

图 6. Jmol 提供了完整的脚本语言来帮助自动化您的分析步骤。

完成分析后,可以使用多个输出选项。“文件”→“导出”菜单项为您提供四个选项。 您可以选择“导出图像”以将静态图像保存为多种图像文件格式之一。

由于 Jmol 也作为 Java 小程序运行,因此您可以选择“导出到网页”以生成网页,然后您可以在自己的网站中使用该网页来分享您的研究结果。

如果您想要更高分辨率的分子图像,您可以选择“在 POV-Ray 中渲染”以使用 POV-Ray 外部程序渲染高质量的 3D 图像。

最后一个导出选项是“写入状态”,它会保存当前工作区,以便您可以稍后重新加载它并继续分析。 在“工具”→“Gaussian”下还有一个额外的输出选项,它会弹出另一个窗口。 在这里,您可以为 Gaussian 输入文件设置多个选项,然后可以使用该文件来运行分子的进一步模拟。

图 7. 您可以使用 Jmol 根据您的分析生成 Gaussian 输入文件。

借助这些工具,您可以轻松地与他人分享您的研究成果,并在您正在进行的工作的基础上进行构建。

加载 Disqus 评论