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创建CIF晶体结构描述文件
| 在本教程中，您将学习如何通过创建 CIF 文件定义一个新的晶体结构。这是一种比简单地手动创建结构更容易的方法。 |  |
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注意
Crystallographic Information File（CIF，晶体学信息文件）是由国际晶体学联合会（IUCr）颁布的用于表示晶体学信息的标准文本文件格式。CIF 由 IUCr 晶体学信息工作组开发，获得了 IUCr 晶体学数据委员会和 IUCr 期刊委员会赞助。IUCr 网站提供了该格式的完整规格。
描述和需求
假设如下情形：您读到一篇关于特定晶体或其他材料的有趣科学文章（在这里，我们讨论的是周期性结构而不是分子），您想要尝试在 QuantumATK 或其他软件中模拟它。然而事实是，问题中的材料并不被包含在 QuantumATK 的内置晶体数据库，且您无法在任何地方找到它的 CIF 文件。但是，您可以在文章中获得所有的必要信息。那么将结构导入 Builder 的方法是什么？
在某些情况下，事实证明编写自己的 CIF 文件并不是那么难，在许多情况下，它甚至比手动构建结构要快得多，同样也适用于其他软件包。这是因为 CIF 文件仅包含降低对称性的基组，因此即使相当复杂的晶胞通常也能够只通过几个原子的位置来描述——当然还有相应的对称操作。然而，在大多数情况下，仅提供 Hermann-Mauguin 符号的空间群号就足够了，因为它唯一地定义了对称性（可能与设置或原点选择相结合）。这与您在 Crystal Builder 中输入的信息相同。
实例
让我们基于论文研究一个例子。创建石墨烯船型和扶手型结构的 CIF 文件。我们所需要的信息可以在 Graphane: A two-dimensional hydrocarbon, by J. O. Sofo, A. S. Chaudhari and G. D. Barber, Phys. Rev. B 75, 153401 (2007) （或 arXiv）中找到。以下为相关参数：
第 1 步：首先，我们需要一个 CIF 文件模板。一个简便的方法是从 QuantumATK 的 Builder 中导出一些简单结构的 CIF 文件，但这里有一个非常简约的模板：
data_global _chemical_name 'New material' _cell_length_a 1.0 _cell_length_b 1.0 _cell_length_c 1.0 _cell_angle_alpha 90 _cell_angle_beta 90 _cell_angle_gamma 90 _symmetry_space_group_name_H-M 'P 1' loop_ _atom_site_label _ atom_site_fract_x _atom_site_fract_y _atom_site_fract_z H 0 0 0
第 2 步：现在我们只需要从文章中获取对称信息并更改参数。因此，我们最终分别得到以下石墨烯船型和扶手型结构的 CIF 文件：
data_global _chemical_name 'Graphane boat' _cell_length_a 4.272 _cell_length_b 2.505 _cell_length_c 4.976 _cell_angle_alpha 90 _cell_angle_beta 90 _cell_angle_gamma 90 _symmetry_space_group_name_H-M 'P m m n' loop_ _atom_site_label _atom_site_symmetry_multiplicity _atom_site_Wyckoff_symbol _atom_site_fract_x _atom_site_fract_y _atom_site_fract_z C 4 f 0.8178 0 0.5636 H 4 f 0.7439 0 0.7717
data_global _chemical_name 'Graphane - chair' _cell_length_a 2.516 _cell_length_b 2.516 _cell_length_c 4.978 _cell_angle_alpha 90 _cell_angle_beta 90 _cell_angle_gamma 120 _symmetry_space_group_name_H-M 'P -3 m 1' loop_ _atom_site_label _atom_site_symmetry_multiplicity _atom_site_Wyckoff_symbol _atom_site_fract_x _atom_site_fract_y _atom_site_fract_z C 2 d 0.333333 0.666666 0.5419 H 2 d 0.333333 0.666666 0.7479
第 3 步：在 QuantumATK 的 Editor 中复制并粘贴您所需的代码。然后用 .cif 扩展名保存文件。将您的 .cif 文件拖放到 Builder 上，您就可以编辑和研究它了！
当然可以在 CIF 文件中输入更多信息，如文章参考等，但以上信息足以完全定义结构，因此您现在可以在此系统上执行计算。（在上面的例子中，我们实际上还添加了原子的 Wyckoff 符号——这在将来可能会有用！）