晶体日记:猜?哪个是对的?

文摘   2024-05-05 15:38   北京  

忙碌依旧在继续。不过有时回头,会发现自己忙的毫无意义。

日子如此,晶体结构也是如此。

空间群本来是晶体学里最基本的概念。230种空间群,各司其类,将晶体划分成不同的对称性。但我相信起码有一半的同学压根不知道空间群是什么概念,或者代表什么。在“自动化解析”的程序的推动下,空间群慢慢变成了一个空洞的铭牌。对于我也是一样,非科班出身的我,很难推导空间群代表的对称性。然而空间群的重要性依旧在那里。我仍旧记得读书时,不懂空间群对称性闹出的笑话。明明很简单的一个分子结构,活生生地被我解成4个分子,徒增了无畏的工作量。就算是毕业答辩时也依旧是一知半解。所幸在药明康德遇到了陈老爷子,学了很多晶体学的皮毛。反而是在工作时学到了远远比在学校里多的更多的知识

空间群是什么?简单来说空间群是晶胞的终极划分方式,用最简洁最偷懒的方式,来描述晶体中分子的扩展方式。如果空间群错了(不包括对称性的降级),那么不对称单位无限扩展得到的结构也就错了。诸如很多无序,其实根本没有无序;很多不合理的结构,其实也并没有不合理。只不过是空间群弄错了,徒增了很多“毛线圈”。

其实很多时候,数据本身很早就给了我们提示,只不过闭着眼睛做实验的我们忽略了太多。比如Precession image是个很好用的分析数据的功能,然而它就静静地躺在那个角落里,很少有人打开它,哪怕是看一下它。当然,晶体学课基本上都没几家开设的今天,这个确实有点难了。

1:标晶的Precession image。我们能清楚的看到 h00, 00l , 0k0轴线上,奇数点的消光。所以空间群是P212121

AI没有完全渗透到晶体学里之前,我们还庆幸自己还有存在的价值。确实有太多的晶体学问题依旧需要专业的知识来判断。不管是哪个等级,我们都还得有自己判断对错的能力。

扯得有点远了。其实只是想吐槽关于解析结构时空间群判定的问题。我常说没有程序是万能的,强大的XT亦是如此。虽然XT改变了我们很多解结构的习惯,比如很多人直接跳过了分析空间群,而把工作直接交给了XT,甚至有人说现在解结构不需要ins文件了虽然我不提倡,但在傻瓜化的大潮前,依旧无能为力。

有时候对于使用XT解析结构的我们,结构解析是一个选择题。因为XT也不知道哪一个是对的,尤其对于对称高,又存在赝对称的晶体。

比如这样的一个并不是很复杂的结果:

四种空间群,如果默认选在了P6(3)/m会发现,结构无序的让人崩溃,搭建无序依旧是在做无用功。这时我们不应该着急着精修,而是要分析到底哪一个空间群才是对的,才有努力的必要性。不然“方向不对,努力白费”。那么哪一个空间群才是对的呢?其实撇开衍射图,XPREP已经告知了答案的方向:

这个数据中明显存在着63螺旋轴的消光。那么如果P6(3)/m不对,P6(3)应该就是唯一可能正确的空间群。毕竟E2-1是基于等重原子来计算的,很多时候并不怎么靠谱。按照P6(3)空间群去解析结构,很快就可以搭建出合理的模型,而且Flack值也并不是0.5左右,而是0.1,也从一个方向证明,这个结构并没有中心对称。

那这个结构如果在解析的时候就排除其它空间群的干扰呢?一种简单的办法是,如果已知它是非中心对称的,我们可以把它限定在特定的空间群范围内。这个在APEX5中可以很轻松地实现。

同样,我们也可以把它限定在特定的空间群中,比如P6(3)。怎么做,其实XT早就告诉了我们答案:

在指令行中加入-sP6(3)就可以限定在特定的空间群中解析结构。

所以基础知识的重要性依旧在那里,即便我们不需要复杂的推导,但了解基本概念仍然是必须的。如同空间群是结构解析的基础,但即便是再强大,再傻瓜的程序,也不是万能的。在AI渗入个方向的明天,我们依旧可以设定很多参数,可以和程序一起合作完成复杂结构的解析。

程序按照自己正确的思路来解析结构,而不是完全交给程序。

我相信这才是AI和人的工作模式。


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