如何在Linux上教育中使用Avogadro分子编辑器和可视化工具

Avogadro是一个分子编辑器和可视化工具,是最先进的开源科学软件工具之一。它具有许多功能,

Avogadro是一个分子编辑器和可视化程序,是最先进的开源科学软件工具之一。 它具有许多在教学中有用的功能,当理论与实际模型的实际描述相结合时,教育可以更有效。 这是一个关于如何在教育中使用Avogadro的基础教程。 请注意,我正在使用1.1.1版本的最新版本的稳定版本,但是还有一个版本2.0.7,它是对应用程序的完全重写。

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用Avogadro进行分子建模

我们来展示一个水分子的建立,以便在Avogadro中使用建模技术背后的想法。 首先,点击左边的“元素”按钮,选择“其他”选项打开元素周期表。 从那里你可以点击任何元素,然后将其插入绘图空间,只需点击任何一点。

您可能已经注意到,Avogadro已经自动将两个氢原子键合到我添加的一个氧原子上。 这是因为我已经检查了“调节氢弹”选项。 如果要使用阴离子/阳离子,您应该取消选中此框,然后您可以通过左键单击添加的原子并将光标拖动到另一个原子来绑定添加的元素。 单击创建的债券将更改其类型(双重,三重等)。

按F10进入操作工具模式。 在此模式下,右键单击将允许您平移视图,使用鼠标滚轮执行放大/缩小,并且可以通过拖动绘图区域中的光标来调整视图的排列。 双击分子将自动对准视图。

在同一模式下,您也可以拖动各个原子来改变其在空间中的位置。

然而,原子以特定方式形成分子,并且所有键具有特定的距离和能量。 您可以使用测量工具准确地设置它们。 按F12键,然后选择三个原子,第二个是氧原子,因为第二个点作为角度测量的参考点。

债券距离似乎比实际情况要长一点,而角度略小于应该的水平,但我们在教育目的的范围内,所以让我们继续下一步。

力模拟

我已经添加了两个水分子,以模拟它们之间自然形成的键,由于它们的双极性质。 按顶部菜单右下方的“自动优化工具”按钮,然后单击界面左侧的“开始”按钮开始模拟。 我使用“最陡下降”算法,对齐两个分子,如下面的截图所示:

为了更好地表现出来,我将对两个分子使用静电势描述。 转到顶部面板,然后在扩展 - >创建曲面上导航。 在要打开的窗口上,在“颜色依据”菜单中选择“静电势”选项,然后单击“计算”按钮。

现在清楚的是,其中一个水分子的氢原子与第二分子的氧原子电沉积。 这有助于学生了解水分子的性质,以及为什么水是这样好的溶解剂。

DNA / RNA

Avogadro的另一个有用的教育功能(数百以上真正的)是核酸如DNA和RNA的自动生成。 导航到顶部面板上的Build-> Insert-> DNA / RNA ...并添加自己的顺序,然后按“插入”按钮将模型插入到绘图空间中。

这可以帮助学生更好地了解地球上所有生物的遗传密码的形式。

水晶发生器/查看器

对于教育工作者来说,还有一件事情就是Avogadro的水晶发生器/查看器。 转到顶部面板菜单,然后单击晶体学 - >添加单位单元格。 这将在绘图区域中添加一个立方体。 在右上角,您可以根据要创建的内容更改多维数据集大小参数。 在单元格中添加基本分子,然后转到Crystallography-> Spacegroup-> Fill Unit Cell,然后从列表中选择指定的类型。