进阶操作，快速提升！晶体结构可视化软件VESTA深入解读！

首先打开安装的VESTA软件，直接导入ZnS的晶体结构文件，或手动建模，具体方法参照上文，此处不再赘述。

在图1的VESTA主界面上，我们依次按照“Edit → Edit Data → Unite Cell”的操作，打开了“Edit Data”界面，如图2所示。在该界面上可以对晶胞参数进行调整，即图中红色方框标记处。由于此处使用的ZnS是立方结构，因此这里只能对晶胞长度a进行调整。

图1 打开Unite Cell页面 

图2 调整晶胞参数 

有时候我们需要将晶体的对称性降低至“P1”，目的是为了方便对晶体结构进行修改。从图1-2中可以看出，由于对称性的存在，S和Zn原子只有一个等效位点，并且有些晶体点阵参数不能修改。因此，我们可以通过“Remove symmetry”的操作来去除晶体对称性，进而修改点阵参数，具体如图3-5所示。从图4中可以看出，点击“Remove symmetry”后，所有的点阵参数都可以修改了，同时也极大地增加了原子等效位置种类（图5）。

图3 降低晶体对称性 

图4 修改点阵参数 

图5 原子等效位置 

按照图6的操作，依次点击“Edit → Edit Data → Structure parameters”，打开了“Structure parameters”页面（图7），单击“New”并输入原子参数就可增加原子，本文以添加Na原子为例，在红色方框内输入Na的原子参数，就可以得到对应的原子信息（图8），点击“Apply”后能在VESTA软件的绘图区域观察到一个绿色Na原子的存在，如图9所示。此外，如果先选中已有的原子，则可以对原子位置进行调整。

图6 打开“Structure Parameters” 

图7 “Structure Parameters”主界面 

图8 增加原子种类 

图9 增加一个Na原子（绿色） 

在进行VESTA软件实操时，有时候根据情况需要删除原子，常见方式分为以下两种：（1）真正意义上的删除：如图10所示，选中原子序号，点击删除即可；（2）表观删除：如图11，选中原子，按下“Delete”即可。此时原子仅仅不显示，进入“Edit Data”选项卡中的“Structure parameters”页面可以发现原子还是存在的，再次点击“ Appy ”就可以重新显示出来，如图12所示。

图10 真正删除原子 

图11 表观删除原子 

图12 查看原子信息 

在“Edit Data”选项卡中的“Unit Cell”页面中单击“Transform”，弹出包含转换矩阵信息的界面（图13）；如图14所示，在该界面中输入转换矩阵（这里表示“b轴×2”），并单击“OK”；系统会自动回到如图15的界面，然后点击“Apply”就可得到如图16所示的结果。

图13 点击Transform键 

图14 输入转换矩阵 

图15 点击“Apply” 

图16 构建好的超晶胞 

按照图17的操作，通过“View → Overall Appearance”即可打开总体外观调整界面（图18），在此处可以对绘图窗口图形的总体外观进行调整，主要包括背景颜色、光源、投影方式、显示大小和深度效果等重要参数。

图17 打开总体外观 

图18 总体外观调整界面 

可以借助副面板中的Style功能来改变晶体结构的显示方式（图19），以ZnS晶体结构模型为例，图20-24中分别展示了Ball-and-stick、Space-filling、Polyhedral、Wireframe和Stick在内的五种类型。

图19 调整晶体结构显示方式 

图20 五种晶体结构显示方式（一） 

图21 五种晶体结构显示方式（二） 

图22 五种晶体结构显示方式（三） 

图23 五种晶体结构显示方式（四） 

图24 五种晶体结构显示方式（五） 

晶体结构中的晶胞边框、原子大小与颜色、键和多面体等显示特性都可以在“Properties”界面中进行调整。按照图25-26的方式，均可打开“Properties”的界面（图27）。

图25  “Properties”界面的打开方式（一） 

图26  “Properties”界面的打开方式（二） 

图27  “Properties”的界面 

2.3.1 调整晶胞边框和坐标轴

同样地，在“Properties”界面的“General”页面中，如图28的红色方框标记所示，我们可以轻易地调整是否显示晶胞边框、线框类型、粗细以及颜色。同时，也可对是否显示坐标轴及坐标轴标签进行调整，文中以调整ZnS晶体结构的晶胞边框和坐标轴为例，调整前后的对比图如图29所示。

图28 在General页面调整晶胞边框和坐标轴

图29 调整晶胞边框和坐标轴前后对比图 

2.3.2 调整原子大小和原色

在“Properties”界面的“Atoms”页面中，我们可以对原子的大小和颜色等各种性质进行调整，本文以调整ZnS晶体结构中的S原子的颜色为例，调整前后的对比图如图30-31所示。

图30 S原子的颜色（调整前） 

图31 S原子的颜色（调整后） 

2.3.3 调整键的显示

在“Properties”界面的“Bonds”页面中，如图32所示，可以对键的各种显示方式进行调整，其中包括单颜色、双颜色和渐变线在内的六种类型。前述操作方式仅针对于晶体结构中存在“键”的情况，而对于原子之间不存在“键”的情况，可以按照图33-34的方式建立“键”。

图32 调整键的显示方式 

图33 打开“Bonds”界面 

图34 在“Bonds”界面中新建Zn-S键 

按照图35的方式，通过“Edit → Lattice Planes”的顺序打开编辑晶面的界面（图36），然后按照图37的操作，通过新建晶面来显示晶面。

图35 打开编辑晶面 

图36 编辑晶面的主界面 

图37 新建晶面 

在完成建立、修改并美化好晶体结构之后，可以通过“File → Export Data”的方式输出结果，将其保存为各种数据文件或者图片（图38-39）。使用VESTA可视化软件绘制的图形既可以保存为“位图”，也可保存为“矢量图”，通常情况下我们选择保存为“位图” 。

图38 将结果输出为数据文件或图片的方式 

图39  “Export Data”的保存界面 

值得注意的是，将结果保存为“位图”输出图片的时候，需要填写一个“Scale”因子，如图40所示。因子的数值越大，表明输出的图片越清晰，通常情况下“Scale”因子为3。最后，查看储存的结果信息，可以获得其种类、大小及储存路径等参数（图41）。

图40 调整Scale因子 

图41 保存数据文件或图片的详情 

VESTA软件除了可以用来显示材料的晶体结构之外，也常常用来进行以下工作：（1）进行与简单的理论计算相关的晶体结构建模；（2）获取理论XRD谱图（图41-42）；（3）查看与电子结构相关的理论计算结果（图43）；（4）转化晶体结构文件类型。

图42 获得理论XRD谱图的方式 

图43 理论XRD谱图 

图44 电子结构图 

参考文献：

[1] 朱纯. VESTA三维显示软件在结构化学晶体结构教学中的应用[J]. 广东化工, 2016, 043(014):394. 

[2] K. Momma and F. Izumi, “VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data,” J. Appl. Crystallogr., 44, 1272–1276 (2011).