VMD中实现原子的数值着色方法

本文的操作是在VMD 1.8.6中进行。

 

想作出下面的图吗？

想让体系中的原子在每一帧都可以按某一属性（能量、位移、破坏程度等等）进行着色吗？

那就阅读本文吧！

只要是对原子根据某一数值进行着色，本文的方法都可以实现，对单帧或多帧都适用。

 

 一、准备数据文件

1、首先是需要用来着色的轨迹文件，单帧或多帧的都行，文件名为dump.pdb

这里要说明一下：文件名的后缀必须是VMD能识别的，建议使用pdb格式或xyz格式的（VMD默认就能打开的格式），后面会解释为什么。

 

得到pdb格式或xyz格式的方法：

打开VMD，成功导入轨迹文件或分子文件，VMD main窗口，fileàsave coordinates

Selected atoms 选择 all；File type选择 pdb,或xyz。Frames下面用默认的就行。

格式转换后的文件存在VMD的安装主目录下（我的是C:\Program Files\University of Illinois\VMD）。

 

2、其次为用于给原子着色的数据文件，就是想让原子按哪些数值显示颜色，命名为user.data

数据文件的名字无所谓，但其格式有要求，数据文件里的数值只有单一的一列，而且从第一个值到最后一个值必须与轨迹文件中的原子一一对应，数值之间不能空行，例如：

dump文件的数据如下:

ITEM: TIMESTEP

0

ITEM: NUMBER OF ATOMS

20514

ITEM: BOX BOUNDS

-0.0001 0.8001

-0.0501 0.2001

-0.1001 0.1001

ITEM: ATOMS

1 Si 0.000124969 0.00039968 0.0004995

2 Si 0.0126218 0.00039968 0.0004995

3 Si 0.0251187 0.00039968 0.0004995

4 O 0.0376156 0.00039968 0.0004995

5 O 0.0501125 0.00039968 0.0004995

6 O 0.0626093 0.00039968 0.0004995

7 O 0.0751062 0.00039968 0.0004995

8 O 0.0876031 0.00039968 0.0004995

9 O 0.1001 0.00039968 0.0004995

10 Si 0.112597 0.00039968 0.0004995

…

…

 

那么user.data的格式为：

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

…

…

user.data文件里的数据10、20、30、40、50、60、70、80、90、100分别对应给原子Si、Si、Si、O、O、O、O、O、O、Si

 

用于着色的数值如果是在dump文件中一同输出的，可以使用Linux下的awk, grep等命令提取出来，这个自己处理。

 

 

 二、tcl脚本操作

1、将上面的轨迹文件dump.pdb和用于着色的数据文件user.data拷贝到VMD的安装主目录下（C:\Program Files\University of Illinois\VMD），因为这个是VMD的tk 控制台工作的默认目录。

2、进入tk控制台

VMD Mainà Extensionsà TK Console

3、载入tcl脚本

脚本内容：

 

set file dump.pdb        #设置file变量为轨迹文件dump.pdb

mol new $file waitfor all           #导入file指向的分子文件，并等待直到导入所有原子

set numframes [molinfo top get numframes]   #设置numframes变量为计算分子帧数的值

set numatoms [molinfo top get numatoms]   #设置numatoms变量为计算分子中原子的个数

set sel [atomselect top all]     #设置sel变量为分子编号为top的值，这个就不用管了

set fp [open "user.data" r]     #设置fp变量为读入数据文件user.data

#下面开始处理循环

for {set i 0} {$i<$numframes} {incr i} {            #从0帧开始循环

$sel frame $i

set ulist ""          #建立名字为ulist的表，表为空

puts "setting user values for frame [$sel frame].."  #输出处理到哪一帧，便于查错

for {set j 0} {$j<$numatoms} {incr j} {             #循环每一个原子

animate goto $i               #转到第i帧，这个不用管了

gets $fp line                 #从fp变量中读入一行值，就是读入user.data的一个值

lappend ulist $line            #将该值放入表ulist中

}                         #内循环结束

$sel set user $ulist           #对所有原子使用表中的值作为user域

}                         #外部循环结束

$sel delete             #结束，删除sel变量

 

有两种方法载入脚本

（1）手动输入脚本

如果是从VMD main 的file中导入的轨迹文件，那么脚本就从第三行输入，每输一行按一下确认，操作下去。因为是手动导入的轨迹，就不需要将轨迹文件放到主目录下，对轨迹文件的格式也没特别要求了，只需成功导入完毕就行。但user.data一定要放到主目录下。

（2）自动完成

由于是自动导入并处理的，所以要求轨迹文件格式为VMD的默认格式，否则不能正常进行下去。如果你不确定是不是默认的格式，就按前面的方法转换成pdb格式或xyz格式文件。根据你的文件名和格式修改一下脚本内容，轨迹文件名替换脚本中的”dump.pdb”关键字，数据文件名替换”user.data”关键字.

将修改好的脚本文件也一同拷贝到VMD主目录下，脚本文件名为user.tcl，然后在tk console中输入

source user.tcl                  #导入user.tcl脚本 

按下Enter键就OK了。

这个时候虽然处理完了，还需要VMD窗口调整显示才能最终完成，请看下面的。

 

三、颜色的显示

这一步也非常重要！请仔细阅读：

在VMD Main中，GraphicsàRepresentations

在Draw style 栏中，Coloring Method选择“user”，如下图：

在Trajectory栏中，勾选“update color every frame”

Color Scale Data Range中的数值表示的是着色数值范围，如果默认的最大值和最小值不是user.data中的最大值和最小值，可以手动输入按下”set”即可，一般设置为user.data文件中的最大值和最小值。

显示的颜色可以在VMD Mainà GraphicsàColoràColor scale中调整。

完成这个着色后，就可以通过create Rap 随意做其它显示了.