import numpy
import scipy.special
import scipy.misc
from IPython.display import display,Image
import math
Подгружаю функцию из файла npy2cube.py:
import npy2cube
Задаю волновую функцию:
def w(n,l,m,d):
#n,l,m - основные квантовые числа; d - шаг
#Задаю сетку декартовых координат
x,y,z = numpy.mgrid[-d:d:30j,-d:d:30j,-d:d:30j]
#Переход из декартовых координат в сферические (r - радиус, theta и phi - углы)
r = lambda x,y,z: numpy.sqrt(x**2+y**2+z**2)
theta = lambda x,y,z: numpy.arccos(z/r(x,y,z))
phi = lambda x,y,z: numpy.arctan(y/x)
a0 = 1 #боровский радиус
#Допкоэффициент
k = lambda n,l: numpy.sqrt((math.factorial(n-l-1)*(2/n/a0)**3)/(2*n*math.factorial(n+l)))
#Радиальная часть волновой функции
R = lambda r,n,l: (2*r/n/a0)**l * numpy.exp(-r/n/a0) * scipy.special.genlaguerre(n-l-1,2*l+1)(2*r/n/a0)
#Волновая функция, где scipy.special.sph_harm - сферическая гармоника
WF = lambda r,theta,phi,n,l,m: R(r,n,l) * scipy.special.sph_harm(m,l,phi,theta) * k(n, l)
#Плотность вероятности волновой функции WF
absWF = lambda r,theta,phi,n,l,m: numpy.absolute(WF(r,theta,phi,n,l,m))**2
return numpy.real(WF(r(x,y,z),theta(x,y,z),phi(x,y,z),n,l,m)) + numpy.imag( WF(r(x,y,z),theta(x,y,z),phi(x,y,z),n,l,m))
Рассчитываю значения для первых трех уровней (на выход подаются cube файлы):
step = 1 #шаг
#Задаю цикл по перебору квантовых чисел
for n in range(0,4):
d = 10*n
for l in range(0,n):
for m in range(0,l+1,1):
grid= w(n, l, m, d)
name='%s-%s-%s' % (n,l,m)
npy2cube.npy2cube(grid,(-d, -d, -d),(step, step, step),name+'.cube')
Создаю скрипт для PyMol для визуализации cube файлов:
#Записываю в файл
v = open ('task1.pml', 'w')
#Цифрами задаю цвет слоя в формате: значение электронной плотности, rgb, прозрачность
v.write('cmd.volume_ramp_new(\'ramp007\', [\
-0.015, 1.00, 0.00, 0.00, 0.00, \
-0.01, 1.00, 1.00, 0.00, 0.20, \
-0.005, 0.00, 0.00, 1.00, 0.00, \
0.005, 0.00, 0.00, 1.00, 0.00, \
0.01, 0.00, 1.00, 1.00, 0.20, \
0.015, 0.00, 0.00, 1.00, 0.00, \
])\n')
for n in range(0,4):
for l in range(0,n):
for m in range(0,l+1,1):
name='%s-%s-%s' % (n,l,m)
v.write('load %s, %s\n' % (name+'.cube', name)) # Загрузить cube файл
v.write('volume %s, %s\n' % (name+'_vol', name)) # Отобразить электронную плотность
v.write('volume_color %s, ramp007\n' % (name+'_vol')) #Покрасить ее разумным образом
v.close()
import __main__
__main__.pymol_argv = [ 'pymol', '-x' ]
import pymol
pymol.finish_launching()
from pymol import cmd, stored
from IPython.display import display,Image
cmd.load("task1.pml")
В PyMol я вручную сохранила изображения, некоторые из которых представлены здесь:
from IPython.display import display,Image
Image('orb.jpg', width=500)
В данном задании необходимо рассчитать орбитали в программе Orca. Для этого создаю текстовый файл h.inp:
h = open ('h.inp', 'w')
h.write('''! UHF SVP XYZFile
%plots Format Cube
MO("H-1.cube",1,0);
MO("H-2.cube",2,0);
MO("H-3.cube",3,0);
MO("H-4.cube",4,0);
end
* xyz 0 4
H 0 0 0
*''')
h.close()
На kodomo я запустила orca с помощью данных команд:
export PATH=${PATH}:/srv/databases/orca
orca h.inp
Визуализация выданных данных в PyMol:
#Записываю в файл
v = open ('orc.pml', 'w')
v.write('cmd.volume_ramp_new(\'ramp007\', [\
-0.015, 1.00, 0.00, 0.00, 0.00, \
-0.01, 1.00, 1.00, 0.00, 0.20, \
-0.005, 0.00, 0.00, 1.00, 0.00, \
0.005, 0.00, 0.00, 1.00, 0.00, \
0.01, 0.00, 1.00, 1.00, 0.20, \
0.015, 0.00, 0.00, 1.00, 0.00, \
])\n')
for n in range(1,5):
name='H-%s' % (n)
v.write('load %s, %s\n' % (name+'.cube', name)) # Загрузить cube файл
v.write('volume %s, %s\n' % (name+'_vol', name)) # Отобразить электронную плотность
v.write('volume_color %s, ramp007\n' % (name+'_vol')) #Покрасить ее разумным образом
v.close()
cmd.reinitialize()
cmd.load("orc.pml")
В PyMol я вручную сохранила изображения, которые представлены здесь:
from IPython.display import display,Image
Image('orc.jpg', width=500)