[發明專利]晶體空間結構變換方法及系統

在審

• 申請號: 202011427695.3
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112466418A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 師雪坤;溫書豪;馬健;賴力鵬
• 申請（專利權）人: 深圳智藥科技有限公司
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

一種晶體空間結構變換方法及系統包括讀取晶體文件，將文件中的晶胞參數、分子內的原子坐標和空間群信息轉換為面向對象的數據結構存儲，將面向對象的數據結構轉換為新對象數據結構，將面向對象的數據結構中晶體結構中的晶胞屬性和空間群屬性復制到新晶體結構中對應屬性，讀取分子結構中分子內全部原子的位置信息，根據原子的位置信息確定每個原子的原子鏈；計算晶體晶格能，根據設定步長調整晶胞屬性參數和柔性鍵取值；將新對象數據結構轉換為面向對象的數據結構，進行保存；上述方法及系統通過轉換將晶體的參數空間從描述每個原子在晶胞內的分數坐標轉換為描述晶體內相鄰兩個原子之間相對位置，從而在晶體演化過程中整個參數空間是連續變化的。

技術領域

本發明涉及晶體展示，特別涉及一種晶體空間結構變換方法及系統。

背景技術

當前描述一個晶體的3維微觀空間結構的方式主要是描述晶胞參數，晶體中非對稱單元內的分子的每一個原子在晶胞中的相對坐標，和空間群來實現的。具體方式說明如下：

晶胞參數

構成晶體的最基本的幾何單元稱為晶胞(Unit Cell)，其形狀、大小與空間格子的平行六面體單位相同，保留了整個晶格的所有特征。

晶胞能完整反映晶體內部原子或離子在三維空間分布之化學-結構特征的平行六面體單元。其中既能夠保持晶體結構的對稱性而體積又最小者特稱“單位晶胞”，但亦常簡稱晶胞。如圖1所示，其具體形狀大小由它的三組棱長a、b、c及棱間交角α、β、γ(合稱為”晶胞參數”)來表征，與空間格子中的單位平行六面體相對應。

分子內的原子坐標。

晶胞構成了一個參考坐標系。原點為三組棱的交點，x、y、z方向分別為從原點出發沿a、b、c三個方向。

在晶胞這個最小單元內，非對稱的每個分子的每個原子都有在上述參考坐標系下的坐標。

比如，對于分子(C13 H16 N4 O)，可以用下面的方式來描述每個原子的坐標

每一行中第一列為原子的名稱，第二列為原子的元素類型，第三至五列為原子在坐標系中的分數坐標，其實際坐標為該分數坐標乘以x、y、z方向分別對應的棱長a、b、c。最后一列為權重值，通常為1。

晶體的空間群信息

晶體內部結構中全部對稱要素的集合稱為“空間群”。

一切晶體結構中總共只能有230種不同的對稱要素組合方式，即230個空間群。它是由俄國結晶學家費多洛夫和德國結晶學家薛弗利斯(Artur Moritz Schoenflies，1853-1928)于1890至1891年間各自獨立地先后推導得出來的，故亦稱為“230個費多洛夫群”。

只要給定晶體的空間群的序號，就可以唯一確定該晶體是以怎樣的對稱要素從非對稱的單個分子在空間中有序排列成整個晶體的。

比如如果確定晶體是2號空間群。則全部對稱要素為下面兩個對稱操作

1x，y，z

2-x，-y，-z

所以，晶胞內的所有分子可以從這兩個對稱操作得到。比如對于上述分子中的每個原子應用這兩個對稱操作，應用對稱操作1，分子中原子坐標不變；應用對稱操作2，分子中原子坐標都變為原來的負數。這樣就得到完整的晶體3維微觀結構描述。

當前大部分的晶體學軟件，比如CCDC等都支持這樣的描述。