パソコンを使った結晶構造の描き方

第１７回高校課題研究フォーラム
＠東工大
平成２２年８月２４日
パソコンを
パソコンを使った結晶構造
った結晶構造の
結晶構造の描き方
（山梨大院・
山梨大院・医工）
医工） 熊田伸弘
１
講 演 内 容
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
② 結晶構造描画ソフト
結晶構造描画ソフト(VESTA)
ソフト(VESTA)の
(VESTA)の使い方
③ 無機結晶構造データベース
無機結晶構造データベース(ICSD)
データベース(ICSD)の
(ICSD)の紹介
④ QUESKの
QUESKの使い方
２
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
NaClの
の結晶構造
Na+
Cl-
３
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
結晶構造を描くために必要なパラメーター
１ 格子定数
格子定数
４
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
結晶構造を描くために必要なパラメーター
１ 格子定数
対称要素
２ 空間群
２３０の空間群
３回回反軸
３回軸
NaCl Fm3m (225)５
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
結晶構造を描くために必要なパラメーター
１ 格子定数
２ 空間群
３ 原子座標
-x -y -z
xyz
６
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
NaClの結晶構造
Na+
Cl-
７
８
２ 結晶構造を描く
格子定数
格子定数
９
y Z=0
000
0 0 0 0 1/2 0
X
1/2 1/2 0
1/2 0 0
1/2 1/2 0
000
1/2 0 0
1/2 1/2 0
000
0 1/2 0
１０
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
１ 繰り返しの単位
格子定数
ａ≠ｂ≠ｃ α≠ β≠ γ ≠90°
三斜晶系
底心格子(C)
単斜晶系
ａ≠ｂ≠ｃ α＝ γ ＝90° β≠90°
斜方晶系
ａ≠ｂ≠ｃ α＝ β＝ γ ＝90°
正方晶系
ａ＝ｂ≠ｃ α＝ β＝ γ ＝90°
三方晶系
ブラベ格子
ａ＝ｂ≠ｃ α＝ β ＝90° γ ＝120°
ａ＝ｂ＝ｃ α＝ β ＝γ ≠ 90° (R)
ａ＝ｂ≠ｃ α＝ β ＝90° γ ＝120°
六方晶系
立方晶系
ａ＝ｂ＝ｃ α＝ β＝ γ ＝90°
単純格子(P)
面心格子(F)
体心格子(I)
１１
① 結晶構造とは
結晶構造とは？
とは？
結晶構造を描くために必要なパラメーター
１ 格子定数
２ 空間群
３ 原子座標
これらのパラメーター
これらのパラメーターが
パラメーターが分かれば結晶構造
かれば結晶構造を
結晶構造を描くことができる。
くことができる。
１２
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「VESTA」
VESTA」フォルダーの
フォルダーの中身
「VESTA」
VESTA」フォルダーを
フォルダーをデ
スクトップに
スクトップにフォルダーご
フォルダーご
とコピーする
コピーする
「VESTA」
VESTA」をダブルクリックして
ダブルクリックして起動
して起動
１３
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「VESTA」
VESTA」の起動
１４
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「File」
File」の「Open」
Open」から「
から「VESTA」
VESTA」フォルダの
フォルダの中の「Class Example」
Example」フォルダを
フォルダを開く
「NaCl」
NaCl」を選択して
選択して開
して開く
１５
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「NaCl」
NaCl」の結晶構造が
結晶構造が描かれる
１６
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「NaCl」
NaCl」の結晶構造が
結晶構造が現れる
カーソルを
カーソルを使って回転
って回転させることができる
回転させることができる
１７
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「Edit」
Edit」の「Structure」
Structure」を開く
NaClの
NaClのパラメーターを
パラメーターを確認できる
確認できる
空間群
格子定数
原子座標
１８
② VESTAを
VESTAを使ってみる
「Edit」
Edit」の「Bonds」
Bonds」を開く
「NaCl」
NaCl」を選択して
選択して開
して開く
A1を
A1をNa、
Na、A2を
A2をClとして
ClとしてMax.
としてMax. Lengthに
Lengthに2.8を
2.8を入力後、
入力後、Add、
Add、OK
１９
② VESTAを
VESTAを使ってみる
結晶構造の
結晶構造の図に大きな変化
きな変化はない
変化はない
ここのボタ
ここのボタ
ンで表示が
表示が
変わる
２０
② VESTAを
VESTAを使ってみる
Ball and Stick 表示
２１
② VESTAを
VESTAを使ってみる
多面体表示
２２
② VESTAを
VESTAを使ってみる
Ball and stick表示
stick表示に
表示に戻す。
「Edid」
Edid」の「Lattice planes」
planes」を開く。
hklに
hklに111を
111を入力して
入力して、
して、Addを
Addを押してOK
してOK。
OK。
２３
② VESTAを
VESTAを使ってみる
１１１面
１１１面が表示される
表示される。
される。
２４
② VESTAを
VESTAを使ってみる
その他
その他にも色
にも色々な機能がある
機能がある。
がある。
・原子間距離を
原子間距離を求める。
める。
・他のファイルへの
ファイルへのコピー
へのコピー。
コピー。
２５
③ ICSDの
ICSDの紹介
無機結晶構造データベース
無機結晶構造データベース(ICSD)
データベース(ICSD)
２６
④ QUESKの
QUESKの使い方
日本結晶学会の
日本結晶学会のホームページから
ホームページからダウンロード
からダウンロードして
ダウンロードして解凍
して解凍した
解凍した
フォルダ「
フォルダ「無機結晶構造」
無機結晶構造」をCドライブに
ドライブに入れる。
れる。フォルダ名
フォルダ名を「無
機結晶構造」
機結晶構造」から「
から「CSJD」
CSJD」に変更する
変更する。
する。
２７
④ QUESKの
QUESKの使い方
組織
フォルダ「
フォルダ「CSJD」
CSJD」フォルダの
フォルダの中に新規フォルダ
新規フォルダ「
フォルダ「Working」
Working」を作る。
２８
④ QUESKの
QUESKの使い方
フォルダ「
フォルダ「CSJD」
CSJD」フォルダの
フォルダの中のQUESK3を
QUESK3をダブルクリックして
ダブルクリックして起動
して起動する
起動する。
する。
C:¥
C:¥CSJDと
CSJDと入力して
入力してOK
してOKボタン
OKボタンを
ボタンを押す。
２９
④ QUESKの
QUESKの使い方
フォルダ「
フォルダ「CSJD」
CSJD」フォルダの
フォルダの中にKLIST3を
KLIST3をダブルクリックして
ダブルクリックして起動
して起動しる
起動しる。
しる。
その中
その中で化合物を
化合物を探し、そのコード
そのコードを
コードを選択して
選択してマウス
してマウスの
マウスの右クリックで
クリックでコ
ピーする
ピーする。
する。その後
その後、QUESK3の
QUESK3の入力画面で
入力画面で２を入力して
入力してOK
してOKボタン
OKボタンを
ボタンを押す。
３０
④ QUESKの
QUESKの使い方
KLIST3で
KLIST3で選択した
選択した化合物
した化合物の
化合物の格子定数、
格子定数、空間群および
空間群および原
および原
子座標が
子座標がCIF(Crystal Information File)形式
File)形式で
形式で表示される
表示される。
される。
３１
④ QUESKの
QUESKの使い方
フォルダ「
フォルダ「CSJD」
CSJD」フォルダの
フォルダの中の「Working」
Working」の中にあるファイル
にあるファイル
名「CR912560」
CR912560」をVESTAの
VESTAのショートカットに
ショートカットにDrag and Dropする
Dropする。
する。
３２
④ QUESKの
QUESKの使い方
ファイル名
ファイル名「CR912560」
CR912560」の結晶構造を
結晶構造を描いてくれる。
いてくれる。
３３