一些常见的无序相关的问题(新手向)

文摘   2024-10-05 00:02   北京  

前言

无序这个概念晶体学研究人员那边耳熟能详,但是在合成或者分析研究人员那里可能就是一脸懵。本文章里总结了一些非晶体学研究人员常问且比较重要的问题,供大家参考。后续还会更新补充。

(一)什么是无序

《shelxl指南》书中在第五章(见链接5.无序)中介绍了什么是无序。并且还介绍了常见无序的类型(见链接5.1无序类型),包括置换无序和位置无序。用通俗的话讲,无序的产生原因是如下。结晶的过程是一个个肉眼不可见的分子逐步堆积在一起形成一个肉眼可见的晶体的过程。堆积过程中并不是完美的,可能有多重的缺陷,也可能不同构像构型的分子同时结晶到一个晶体里。单晶结构反应了构成晶体的所有分子构象构型,而不仅仅是其中一种构象构型。为了描述这种多种构象构型的情形,就需要一个模型,这个模型就叫无序。

(二)如何精修存在无序的结构

一般来说,如果需要无序精修,某个位点上至少存在两个不同的构象构型,以两个构型构像居多。以两种构型构象为例,这两种构象构型所占的比例可以表示为x:y,x和y的总和为100%,x:y可以进一步表示为x:1-x。
从实际操作来看,shelxl中对于这种二组分无序精修采用21/-21表示两个组分的占比,相当于x:1-x。这里的21表示第2个自由变量,自由变量指的是这个数是可变的,是随着精修过程不断改变不断精准化的;-21表示他和21加和是1,这个21/-21也叫各个组分的占有率。除此之外还用了part1/part2指令,使两个不同组分不隔开,使不同组分之间不成键,使两个组分各自的键长键角合理。如想更深入了解的内容可以查看《shelxl指南》书中内容,5.2.1用SHELXL精修无序
在olex2中,虽然还是使用shelxl进行精修,但是不需要手动撰写修改PART指令和21/-21占有率,取而代之的是使用Refine->Toolbox Work->Modelling and Disorder Tools下的Split命令。这个命令很直观,鼠标左键点击选中想要就进行无序精修的原子,然后再点击split按钮,将需要进行无序精修的原子拖到相应的q峰上即可。

(三)查看存在无序的结构常出现的问题

无序结构精修完成后,需要查看结构并画图展示结构。在查看结构时常出现一些啼笑皆非的问题。查看结构时常有checkcif报告、olex2软件、MERCURY软件、diamond软件这几个途径。但是在展示无序结构时这几个途径均一些需要注意的地方。
如在checkcif报告中,无序部分以虚线显示,详情见链接:CHECKCIF结果中附图的详细介绍。
在MERCURY软件中无序可能以叉子和点显示,详情见链接:Mercury中的无序(上)
在olex2软件中无序部分显示不会虚线或者点叉形式展示,而是直接以正常键的形式展示,鼠标移到这些原子上可以显示其占有率以及其所在的part,如下图所示,其中occu表示这个原子的占有率。

在diamond中最复杂,如果没有正确设置键长,所有的无序部分看着像一团乱麻。需要通过连通性设置按钮去除掉一些不合理的过短过长的键长,才能展示出来正确合理的结构。

(四)发表文章时如何画图

一般来说,文章中至少需要放分子结构图和堆积图。
分子结构图如果想看着清晰易懂一些,可以只留下part1部分,删除part2部分。图片画完后在图题部分还加上相应说明,如“为了展示清晰易懂,已删除无序部分”。如果不想删除无序部分,可以把无序部分以不同颜色或者不同线性方式进行展示。总之就是把无序部分做好区分展示。
堆积图一般只展示分子堆积的状态,无序部分如果不影响展示,带着无序也可以画图。

(五)理论计算时如何处理含有无序的结构

理论计算时常用cif文件进行建模,当搞计算的人晶体学知识欠缺时,会认为分子中多出了额外原子,无法进行建模。这种需要将带有无序的cif进行适当处理,先将需要修改的cif另存一份,然后用olex2打开cif文件,将part2部分删除,只保留part1部分,最后保存即可。这时候cif中只有part1部分,建模的时候就不存在多原子的问题。
如果cif存在part -1的部分,就比较麻烦了,需要针对不同的空间群进行不同的处理。比较通用的办法是采用P1空间群重新解一遍,解出粗结构,然后把无序的部分只指认出一个不存在无序的分子,精修后得到cif即可拿去计算。上述方法虽然说起来比较简单,但是做起来比较花时间。


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