フォトリアリスティックな高解像度 3D グラフィックス

Crystal Studio は豊富な機能で、魅力的な色彩と 3D リアリズムを備えたフォトリアリスティックな画像を作成できます。同一オブジェクトの集合または個々のオブジェクトに対して、照明効果、無制限の色指定、マテリアル属性の選択を詳細に設定できます。

作成された 3D グラフィックは、Windows ビットマップ形式 (BMP) や標準 JPEG ファイルとして保存できるほか、Adobe PhotoShop 等の様々な Windows アプリケーションで利用できる JPEG、PNG、BMP、PSD、TIFF ファイルとして保存できます。

高性能カラープリンタやインクジェットプリンタを使用して高解像度のグラフィックを印刷できます。

Professional / Enterprise / Quantum エディションでは、シェアウェアである POV Ray Tracing (TM) を利用して、リアルなマテリアルのテクスチャを使用したフォトリアリスティックな画像を作成し、それらを高解像度の画像ファイルとして保存できます。アニメーションや操作手順を MS Power Point で再生できる AVI ファイルへの保存も可能です。

• Crystal Studio からの出力ファイル例
• Undo/Redo の操作手順を選んで作成された AVI ファイル

 

データベース機能

Crystal Studio は、結晶学的データベースと統合されています。データベースには、International Tables for (X-Ray) Crystallography 各バージョンに含まれる全 530 種の空間群の仕様に関する情報をはじめ、元素周期表の全要素に関する原子価や半径などの情報、原子の散乱振幅のための最新データ、および、回折計算で使用する Debye-Waller 因子の情報があらかじめ含まれています。

このデータベースには、結晶構造データベースおよび層/群のデータベースも含まれています。ユーザー独自の結晶構造データベースを構築して、よく使う結晶構造に簡単にアクセスできます。

独自の空間群情報を作成し、データベースに追加することもできます。既存の 530 の空間群を編集することもできます。

空間群の仕様を持たない結晶構造を作成/構築し、データベースに登録することもできます。

※収録データ数はエディションによって異なります。

結晶構造データベース
フォームビュー

 

簡単なマウス操作

ほとんどの機能はマウス操作のみで実行できます。クリック 5 回以内でリアルな色彩の 3D 結晶が作成可能で、6 回のクリック以内で粉末回折 (XRD) パターン、晶帯軸電子線回折パターン、立体投影をプロットできます。

原子、結合、多面体などのオブジェクトをダブルクリックすると、そのオブジェクトおよび/または同等のオブジェクトや選択したオブジェクトのグループのさまざまな側面を変更するためのダイアログボックスが表示されます。局所的なパラメータでも、全体を一括でも、どちらの変更も可能です。その他の場所でもダブルクリックするとダイアログやプロパティシートが表示され、、さまざまなパラメータを変更できます。結晶構造を視覚的に編集できます。

すべてのビューとオブジェクトをマウスの右ボタンでクリックすると、ビューとオブジェクトのコマンドのコンテキスト依存ポップアップメニューがそれぞれ呼び出されます。 これらのポップアップメニューを使用すると、3D ビューでの編集をすばやく簡単に行うことができます。

すべての編集プロセスは Undo と Redo を無制限に実行できます。3D ビューでの編集がさらに簡単になります。

 

ナノチューブとナノコーン

カーボン (窒化ホウ素または他の元素) ナノチューブおよびナノコーンを作成し、ナノチューブを歪めることもできます。

A Bent (6,6) Tube

A Twisted Elliptical Tube

Professional / Enterprise / Quantum エディションでは、多層ナノチューブ (MWCNT)、多層ナノコーン (MWCNC) 、チューブ束 (Tube Bundle ) も作成できます。

多層ナノチューブ (MWCNT)

多層ナノコーン (MWCNC)

チューブ束 (Tube Bundle)

異なるチューブ長を持つ (9,0), (5,5), (6,6), (10,0) および (10,10) ナノチューブに対してクローズドエンドのナノチューブを作成します。

A Bent & Closed (10,0) Tube

 

各種結晶欠陥 (Crystal Defects) の作成

Cystal Studio を使えば、空孔 (vacancies)、格子間原子 (interstitial atoms)、刃状転位および螺旋転位 (edge and screw dislocations)、積層欠陥 (stacking faults)、双晶とエピタキシャル２層の境界の各種結晶欠陥を容易に作成できます。

NaCl 結晶構造の刃状転位	FCC (111) 双晶
FCC と BCC 間の Kurdjumov-Sachs 関係	回折パターン

 

単位胞の変換

新しい格子の Z 軸を指定するか、変換行列を指定することによって単位胞を変換できます。

例えば、標準的な面心立方格子 (FCC) 構造の Al (Fm-3m) 格子は、新しい Z 軸を [111] 方向に設定することによって、積層型の (ABCABC) 格子構造に変換できます。

 

3D 平面の原子配置ビューと逆格子ラウエ帯

3D 平面上に原子を配置することができます。また、特定の平面に沿って結晶を裂くこともできます。

FCC Al (Fm-3m) 格子と、(111) 面および (110) 面

逆格子ビューで 3D ラウエゾーンビューを作成できます。 また、指定されたゾーン軸とラウエゾーンに沿って逆格子を切断することもできます。

逆格子ビューの脇に表示された高次ラウエ帯
FCC Al with its (111) Twin reciprocal lattice plus [111] ZOLZ, FOLZ and SOLZ.

逆格子を開裂し、様々な次数のラウエ帯を調べたり、各次数のラウエ帯にある反射スポットの面指数や面間隔、構造因子を見つけることができます。

開裂された逆格子

 

コンボビュー（複合表示）機能

Enterprise / Quantum エディションでは、メインビューに開いている別のファイルや使用中のファイルの平面原子ビューをサブビューとして最大 3 つまで追加できます。追加されたサブビューは、移動や回転によって希望のシーン（コンボビュー）を構成できます。コンボビューは、高画質・高解像度の画像として保存できます。

 

条件選択によるモデル化

Selective Build を使用して、フレームワークまたは分子ケージのサブ構造を構築します。ゼオライトのフレームワークやサブストラクチャーの構築を容易にするコマンドです。

例：フォージャサイト

 

3D 対称要素の表示機能

回転軸、らせん軸、対称中心などの対称要素を原子ベクトル上の 3D マーカーで示すことができます。

 

配位とキャビティ（空孔）のある多面体

あらゆる種類の配位や空孔のある多面体を作成し、結晶を検索し、等価多面体をすべて生成します。空孔のある多面体では、内径の最大を計算します。

 

様々な結晶構造作成機能

• 結晶構造をデータベースに入力した場合は、いつでも使用可能です。
• 結晶構造のレイヤーを積み重ねます。
• 原子群の一部の原子を削除、変更、交換して超格子の単位胞などを構築します。
  
• 基本型、簡素型、カスタム、重層した複合型多面体やスティックモデル等、多数のスタイルの中からセルスタイルを適用します。
  
• 異なる平面や結晶構造中の多面体を、半透明型のスタイルで可視化します。
  
• 異なる平面や層毎の原子ビューを作成します。層と層が重なる様子を高品質グラフィックスで表現します。
  
• 空孔部位または配位を示す多面体を半透明または不透明でプロットできます。
  
• 部位の占有因子をもつ格子間原子の追加や不純物の添加 (ドーピング) など。
• 結晶に対する視点を自由に変更し、マウスドラッグで回転させたり、任意の速度で回転する結晶をアニメーションする事もできます。
• 粉末回折パターン、晶帯軸電子線回折パターン、立体的投影図を対話的にプロットします。
  
• 任意のスタイル、サイズ、色を設定したフォントでテキスト・ラベルを作成します。
• ヘルマン・モーガン記号 (Hermann-Mauguin) とシェーンフリース記号 (Schoenflies) は、International Tables for Crystallography やその他の文献で表記されているとおり、下付き文字、上付き文字および上部に付されるマイナス記号、その他の記号を含めすべて正確に表記できます。

 

第一原理シミュレーション

Quantum エディションには、GPL シミュレーションパッケージ ABINIT を使用した結晶の第一原理シミュレーションを実行する簡単なグラフィカルインターフェイスが実装されています。 バンド構造、生成実効電荷、誘電率、圧電定数、弾性定数、熱力学的特性などの計算を実行できます。

 

ファイルとデータの入出力

Crystal Studio は、CIF (Crystallographic Information File) ファイル、mmCIF (Macro-Molecule Crystallographic Information File) ファイル、PDB (Protein Data Bank) ファイル、ICSD (inorganic Crystal Structure Database) ファイルを直接読み込むことができます。また、CSD (Cambridge Structure Database) ファイル、CRYSTMET ファイル等の他の標準的なデータベースファイルも、CIF や mmCIF ファイル出力を使うことで間接的に読み込むことができます。

• 結晶構造データベースには、CSV 形式で保存された結晶構造データ、および、単位胞に配置された原子データを読み込むことができます。
• 標準 CIF ファイルの書き出しや、シミュレーションやモデリング用プログラムで利用される Atom Coordinates ファイルへの書き出しもできます。
• データベースの結晶構造データを ASCII ファイルに書き出すことができます。また、データベースには ASCII ファイル形式で保存されり、他の方法で ASCII 形式で生成された結晶構造を読み込むことができます。
• 粉末 XRD や ED パターンを ASCII または CSV ファイルとして書き出すことができます。また、MS Excel でも閲覧できるように、距離と角度を (CSV) ファイルに書き出すことができます。
• POV Ray Tracing (TM) Scene ファイルまたは直接、高解像度の画像ファイルに保存できます。

 

ハイパーリンクのオンラインヘルプシステム

ハイパーリンクされたオンラインヘルプシステムを使用すると、マウスをクリックするだけで関連トピックをナビゲートできます。 状況依存ヘルプは、F1 キーを押すだけで、状況に沿った的確なヘルプを表示します。