2024年5月27日发(作者：阿会雯)
晶体结构立体模型建构软件-Diamond的使用
吴平伟
中国海洋大学材料科学与工程研究院
E-mail: wupingwei@
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第１页 共14页
晶体结构立体模型建构软件-Diamond的使用
在使用Diamond软件构造晶体模型时，需要知道晶体的结构数据，即晶体的
空间群、晶胞参数和原子坐标。晶体结构数据可以手动输入，也可以直接从晶体
信息文件中获得。我们将通过几个例子来说明软件的使用方法。
一、NaCl晶体结构模型的构造
下面我们以NaCl为例手动输入晶体结构数据。NaCl晶体的结构数据为：空
间群Fm-3m(225)；晶胞参数a=5.64Å；原子坐标Na:4a, Cl:4b。我们将通过这个
例子学会如下操作：
1、学会手动输入晶体结构数据；
2、学会晶体模型的构造；
3、学会旋转晶体模型，从不同的角度观察；
4、学会改变背景和原子及晶胞的颜色等参数；
5、学会以一种原子为中心，另一种原子为配位原子构造配位多面体；
6、学会多面体外观的设计。
打开软件，界面如下图所示：
点击“File| New”，出现一对话窗口，如下图，选择第二个选项，按“OK”。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第２页 共14页
结果生成一个名字为Diamond1的空白的页面，同时弹出一个名字为New
Structure的对话窗口，
点“下一步”，
在新弹出的窗口中确认Crystal
Structure with cell and Spacegroup被选中，在Cell length中输入5.64，如
下图：
注意Space group（空间群）后是否我们需要的NaCl晶体的空间群
Fm-3m(225)，如果不是，点击Browse钮，在弹出的对话窗口中选中
Fm-3m(225)，即在Fm-3m(225)上点击使其变蓝色，如下图。点“OK”
回到前面的对话窗口。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第３页 共14页
点“下一步”（
在出现的如下图的对话框中可以输入原子坐标，即在“
Atomic
parameters
“中输入相应的元素符号和原子坐标值，但我们将在其他的
地方做这个工作
）
点“下一步”，在出现的Completing the new structure Assistant窗口中有三个
选项：Start structure picture; Launch the structure picture creation assistant;
Create structure picture automaticly。选中Start structure picture，点击“完
成”。出现一个名字为Diamond1>Structure1>Picture1的窗口，我们准备
建造的NaCl晶体模型将在这个窗口中显示。接下来输入原子坐标。点
“Structure | Atomic Parameters”，在弹出的对话窗口中点“Insert”，在
“Element”后的下拉选项中选中Na，（Symbol
后输入元素符号，
Oxidation
后输入元素的价数，
S.O.F
是原子的位置占有分数，对
NaCl
晶体中的
Na
和
Cl
原子来说都是
1
，因为都是
1
，所以也可以不输入
），在Position
后的下拉选项中选中4a；按“Append”，在“Element”后的下拉选项中
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第４页 共14页
选中Cl，在Position后的下拉选项中选中4b，如下图。点“确定”。
点“Build | Fill | unit cell”，将出现NaCl晶体一个晶胞的模型。点“Move | Rotate
along x/y axis”，就可以将模型旋转，从不同的角度观察。
但也许你不喜欢背景和原子及晶胞的颜色，Diamond可以让你设置你自己最
喜欢的颜色。
改变背景设置：点“Picture | Layout”，在弹出的窗口中点“Background”，
在Background后的下拉选项中选你喜欢的背景颜色，点“确定”退出对
话窗口回到Picture1，可以看到背景已经变成了黑色（
如果点“
Apply now
”
则不退出对话窗口但可以看到背景已经变成了黑色
）。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第５页 共14页
改变原字颜色等设置：点“Picture | Atom Designs”，在弹出的“Atom Group
Designs”窗口中选择相应的原子，点“Style and colors”，在“Style”后
的下拉选项中可以选不同的原子类型，这里我们选
“Solid/Empty/Boundary ellipse”，即实心球，在“Fix”下的“Color”后
选你喜欢的颜色，这里我们选择Na为红色，Cl为绿色。点“Model and
Radii”，可以改变所选原子的模型“Global/Individual”或“Standard(Ball
and Stick，即球-棍模型”或其他类型，可以选择不同的模型看看有什么
变化。在“Radii”下的Radius[Å] for the “Standard”后输入原子半径的
值，点“确定”。
改变晶胞颜色等设置：点“Picture | Cell Edges Design”，在弹出的“Cell
Edges Design”对话窗口中可以设置晶胞的颜色、线形和粗细，还可以
通过选中或不选中“Show the unit cell axis a, b, c”可以显示不不显示晶
胞中的a, b, c轴。如果此时并不知道轴的对应关系，点“Objects |
Coordinate System”，在弹出的“Coordinate System”对话窗口中选中
“Display Coordinate System”，改变颜色和字体，这里我们选择黑色，
字体选择默认值。点“OK”。
对于NaCl晶体，我们常看到的描述为：Cl
-
离子形成立方最紧密堆积，Na
+
离
子占据Cl
-
离子所形成的立方最紧密堆积中所有的八面体空位，每个八面体所有
棱都被其他八面体共用。下面我们将建造这样的八面体模型。
在前面已经建造的NaCl晶体一个晶胞的模型的基础上，点“Build | Polyhedra
| Add Polyhedra”，出现“Add Polyhedra”对话窗口，在“Central atom
groups”下选中“Na”，即以Na
+
离子作为配位多面体的中心原子；在
“Ligand atom groups”下选中“Cl”，即以Cl
-
离子作为配位多面体的配
位原子。确认“Fixed”已经被选中，其后面的“Rmin[Å]”和“Rmax[Å]”
分别是形成配位多面体时离中心原子周围最近和最远的配位原子的距
离（
因为配位多面体不总是正多边形
），这里取默认值即可。设置这个
距离还有另外一种办法，我们将在后面的例子中使用。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第６页 共14页
点“Design”，出现“Polyhedra Design”对话窗口，点“Style and colors”
可以设置多面体面的颜色、边的颜色、透明度等；点“Others”，“Ligand
atom reducing”后面的数值可以使配位原子的半径比形成多面体前设置
的值缩小（<1）、不变（=1）或增大（>1）。点“OK”就得到了我们需
要的配位多面体。
如果我们想只画出一个Na
+
离子周围的配位离子形成的多面体，点“Move
| No tracking”，移动鼠标在目标Na
+
离子上单击左键，使得该离子被选中，
即该离子周围出现一个方框。点“Build | Polyhedra | Add Polyhedra”，出
现“Add Polyhedra”对话窗口，此时“Central atom groups”下不可选，
因为已经选中了中心原子；在“Ligand atom groups”下选中“Cl”，如
下图。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第７页 共14页
点“OK”，就会发现只有一个多面体被做出来。但此时该中心离子仍处
于选中状态，可以按“Esc”键或在“Move | No tracking”状态下在任何
空白的地方单击鼠标左键即可。点“File| Save as | Save Document as”或
“File| Save as | Save Structure as”可以将建造的晶体结构模型保存成Diamond 3
document (*.diamdoc)文件或其他形式的文件，但对Demo版（即演示版）不能保
存成此形式。点“File| Save as | Save Graphics as”可以将所做的模型以数种图片
文件格式保存，如.bmp、.jpg等格式。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第８页 共14页
二、c60晶体结构模型和分子模型的构造
通过这个例子我们将学会如下操作：
1、从“.CIF”格式文件（晶体信息文件）中获得晶体结构数据；
2、利用c60晶体结构数据构造一个c60分子模型；
3、“Add atoms”工具的应用；
4、通过插入“dummy”原子辅助构造多面体；
5、原子间距离的测定；
6、学会设置键的线型、颜色和粗细。
打开软件，点“File | Open”，找到安装软件的目录，比如“C:Program
FilesDiamond”，打开“Tutorial”文件夹，保证文件类型为“All Files(*.*)”
或“CIF(*.CIF)”，双击名为“c60”的文件。弹出名为“File Import Assistant”
的窗口，点击“下一步”，在弹出的“File Format”窗口中保证File后面
为“Crystallographic Information File(CIF)”，点击“下一步”，在弹出的
“Picture Creation”窗口中If the dataset is a crystal后面下拉选项中选中
“Create a blank picture”，点击“下一步”，在弹出的窗口中点“完成”。
出现一个“c60>S1252286>picture1”空白窗口，此时观察右边的“Data
brief”窗口，c60的晶体结构数据已经存在了。点“Build | Fill | unit cell”，
将出现c60晶体一个晶胞的模型。
我们知道，c60是一个由60个c原子形成的分子，下面我们利用c60晶体结
构数据得到c60分子。点“Build | Connect Atoms”，可以看到相邻的c
原子都被连接起来，但并没有一个完整的c60分子，点名为“Complete
Fragments”的按钮，可以看到晶胞外也出现了原子而且都被连接起来形
成了完整的c60分子。从中我们可以看到c60分子堆积成了立方面心结
构。（
如果看不到连接原子的键，可以点“
Picture | Bond Design
”，在出
现的“
Bond Group Designs
”窗口中可以选择“
c-c
”键的线型、颜色和
粗细，如下图
）
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第９页 共14页
我们也可以只建立一个c60分子，方法如下：
首先将已经得到的晶体模型删除，得到一个空白图片，或新建一个空白
图片。点“Build | Add atoms”，出现名为“Add atoms”的窗口，选中其
中任意一个c原子，点“OK”。注意到在空白图片中出现了一个c原子，
点名为“Complete Fragments”的按钮，
就可以看到c原子都被连
接起来的完整的c60分子(
也可以在出现一个
c
原子后，点“
Build |
Coordination Spheres
”，在出现的“
Coordination Spheres
”窗口中点“
Apply
now
”数次，直到完整的
c60
分子完成
)。
c60分子是笼形分子，所以我们得到的模型中的键很多，相互交叉，给看清
楚原子的位置关系以及各个面之间的关系带来麻烦，如果把每个六边形
和五边形封闭起来，对看清楚位置关系非常有帮助，下面我们将把c60
笼中的每个六边形和五边形封闭起来。要达到这个目的，我们要做的实
际上是构造多面体，但构造多面体需要有中心原子，而在c60笼形分子
中并没有中心原子，所以需要我们给加一个。
选中c60分子中所有的原子（在“No Tracking”状态下按下鼠标左键拖动即
可出现虚线框，松开鼠标后虚线框中的原子即被选中）。点“Structure |
Insert Atom”，在出现的“Insert Atom”窗口中显示的是将要被加入原子
的名称（默认为“dummy”）和坐标（在所有被选c原子的中心），点“OK”。
在c60分子的中心将出现一个原子（可以用已经学过的方法改变它的颜
色、大小等）。此时可以用已经学过的方法构造多面体，但你会发现什
么模型也没有构造出来，这是因为“Rmax[Å]”的默认值是3，太小了。
那么设置成多大才合适呢？可以通过测量来知道。点“Tools | Measure
Distances”，指针将变成带有尺子图案的形状，在“dummy”原子上点
击，然后在任一原子上点击，将测得他们的距离为3.6119Å，所以把
“Rmax[Å]”的值设得比3.6119大一些就可以了，比如设为4。但是，
如果你设计的多面体的“Border”的颜色和面的颜色不同，而且“Weight”
不为0，你也许会发现得到的多面体的面上有一些线条，这些线可以通
过调整“Add Polyhedra”窗口中“Angle epsilon[deg], used to extend
triangles to higher polygons”后的值来除去（我们取10，您也可以自己
尝试设置不同的值看有什么不同的结果），就可以得到所有的面都是封
闭的c60笼形分子。您可以把多面体设置成一定程度透明的情况以便更
好的观察c60分子中各原子的位置和连接情况。
利用插入“
dummy”原子构造模型的一个小技巧：利用插入“dummy”原子
只对五边形进行封闭。构造一个c60笼形分子，选择其中五边形顶点的
五个原子，点“Structure | Insert Atom”插入一个“dummy”原子（将出
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第１０页 共14页
现在所选五个原子的中心），点名为“Complete Fragments”的按钮，则
整个c60笼形分子中所有的五边形中心都将有一个“dummy”原子出现。
用测量工具测“dummy”原子和最近原子之间的距离，但这次我们将改
变“Rmin[Å]”和“Rmax[Å]”的设置方式。点“Build | Connectivity”，
弹出一名为“Connectivity”的窗口，在“Select atom group pair(s) to be
connected”下选中“c”和“?（即dummy原子）”，保证“Statistic”处
于被选中状态。在“Connectivity”窗口的下半部分有两条红线，左边红
线对应“Rmin[Å]”，右边红线对应于“Rmax[Å]”，将鼠标移到红线上
按下左键可以拖动红线以改变“Dmin[Å]”和“Dmax[Å]”的设置，我
们在这里将红线拖动到对应于“Dmin[Å]”为0.5和“Dmax[Å]”为1.5
的位置（不要求很精确），如下图。点“OK”。
点“Build | Polyhedra | Add Polyhedra”，在“Add Polyhedra”对话窗口中选中
“Generic(spheres from connectivity list)”，在“Central atom groups”下选
“?（即dummy原子）”，在“Ligand atom groups”下选中“C”，如下图。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第１１页 共14页
点“OK”，就会发现所有的五边形都被封闭起来。此时可以把dummy原子
的半径设为最小值以便它们不在五边形的面上被看到。
在此基础上，还可以把六边形也封闭起来，但要先对已经存在的dummy原
子进行处理。点“Structure | Atomic Parameters”，在弹出的点“Atomic Parameters”
窗口中可以看到已经有一个“？dummy”原子。在“Element”后选任意原子，
比如“Ac”，替换“？”，点“确定”。如前面方法在任一六边形中心插入一dummy
原子，按“Complete Fragments”按钮，则有部分六边形中心出现新的dummy原
子（其余的六边形中没有出现新dummy原子是因为它们和选中的六边形并不等
同，即不能通过c60晶体所具有的对称操作使它们重合）。同样将新得到的dummy
原子处理为其他元素，比如“B”，按前面的方法将这些六边形封闭（注意设计
多面体时颜色要和前面五边形不同以便区分）。再将剩余的六边形做同样的封闭
处理，就可以得到由不同颜色封闭的c60笼形分子。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第１２页 共14页
三、八面沸石笼形结构模型的构造
通过这个例子我们将学会如下操作：
1、“Filter”工具的应用；
2、“Fixed Spheres” 工具的应用。
打开Diamond软件，点“File | Open”，找到安装软件的目录，比如“C:Program
FilesDiamond”，打开“Tutorial”文件夹，保证文件类型为 “CIF(*.CIF)”，
双击名为“faujasite”(即八面沸石)的文件,建一个空白Picture。在建立晶
体结构模型之前,我们先要解决一个小问题。因为对于空间群Fd-3m(227)
来说，坐标原点的选取有两种方案供选择：1，非中心对称；2，中心对
称。从给出的CIF 文件中，Diamond软件并能知道坐标原点应该如何选
择。但CIF文件的作者在文件中告诉我们应该选2，即中心对称，因此
我们要先对空间群进行设置：点“Structure | Space-group”，在出现的
“Space-group”窗口中点Fd-3m(227)前面的加号“+”，将会发现
Fd-3m(227)下面有五种选择，此处选择第一个，即Fd-3m(22701)，该符
号即对应坐标原点为中心对称的选择。
此时填充一个晶胞，会发现原子很多，不容易看清楚沸石的骨架结构。而对
于沸石结构，我们更关心其硅、铝等原子形成的骨架，并不关心其他原子在晶体
中的情况，所以希望只有参与形成骨架的原子出现，Diamond软件提供了一种被
称为“Filter”的工具可以帮助我们很容易做到这一点。
点“Build | Filter”，在出现的“Filter”窗口中：Atom groups下只选中“SiAl”
（则其他的原子将被过滤掉，不在模型中出现）；在“Bravais translations”
下只选中“1:+(0,0,0)”，如下图。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第１３页 共14页
点“OK”。此时Picture窗口左下角将出现一个黄颜色、带方框的“F”来提
醒你“Filter”功能处于开启状态。点“Add Atoms”，选择“SiAl”，点
“OK”。点“Complete Fragments”，将出现一个笼形模型（如果没有足
够原子出现，检查“Connectivity”，使“Dmax”等于3.2；如果只有新
的原子出现而没有显示键，在“Picture | Bond Designs”中设置“SiAl-SiAl”
键的线型、颜色、粗细等）。点“Picture | Viewing direction”，在“Viewing
direction”窗口中“h k l”后的三栏中均填入1,按”set”，将会发现笼形模
型已经改变了方向。
下面，我们将把各面封闭起来。选择所有的原子，插入“dummy”原子，将
“Connectivity”中“SiAl”和“?”（即“dummy”原子）的“Dmax”
设为4.95，以“dummy”原子为中心，“SiAl”为配位原子做多面体（此
时所做多面体只把中心笼的面封闭起来）。选择任一六棱柱多面体的12
个顶点原子（可以旋转模型，使得其中任一六棱柱多面体的棱平行于屏
幕平面以方便选择），插入“dummy”原子，将“Connectivity”中“SiAl”
和新插入队“dummy”原子的“Dmax”设为合适的值，以新插入的
“dummy”原子为中心，“
SiAl”为配位原子做多面体。这时只做出了
一个多面体，下面把其余的三个配位多面体也做出来。当然，可以重复
插入“dummy”原子做多面体，但这样要做很多重复劳动。此时也不能
像在前面c60的例子中那样按“Complete Fragments”钮来把其余三个六
棱柱多面体的中心插入“dummy”原子。但Diamond软件提供了一种方
法可以帮助我们很容易做到这一点。
用“Filter”把除“dummy”原子外的所有原子都过滤掉，然后点“Build | Fixed
Spheres”，在弹出的“Fixed Spheres”窗口中“Rmax”输入4，“Apply this
function to”后选“All atoms in structure picture”，如下图。
点“OK”钮，在其余的三个六棱柱多面体的中心将都有 “dummy”原子被
插入。然后以新插入的“dummy”原子为中心做多面体。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第１４页 共14页
2024年5月27日发(作者：阿会雯)
晶体结构立体模型建构软件-Diamond的使用
吴平伟
中国海洋大学材料科学与工程研究院
E-mail: wupingwei@
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晶体结构立体模型建构软件-Diamond的使用
在使用Diamond软件构造晶体模型时，需要知道晶体的结构数据，即晶体的
空间群、晶胞参数和原子坐标。晶体结构数据可以手动输入，也可以直接从晶体
信息文件中获得。我们将通过几个例子来说明软件的使用方法。
一、NaCl晶体结构模型的构造
下面我们以NaCl为例手动输入晶体结构数据。NaCl晶体的结构数据为：空
间群Fm-3m(225)；晶胞参数a=5.64Å；原子坐标Na:4a, Cl:4b。我们将通过这个
例子学会如下操作：
1、学会手动输入晶体结构数据；
2、学会晶体模型的构造；
3、学会旋转晶体模型，从不同的角度观察；
4、学会改变背景和原子及晶胞的颜色等参数；
5、学会以一种原子为中心，另一种原子为配位原子构造配位多面体；
6、学会多面体外观的设计。
打开软件，界面如下图所示：
点击“File| New”，出现一对话窗口，如下图，选择第二个选项，按“OK”。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第２页 共14页
结果生成一个名字为Diamond1的空白的页面，同时弹出一个名字为New
Structure的对话窗口，
点“下一步”，
在新弹出的窗口中确认Crystal
Structure with cell and Spacegroup被选中，在Cell length中输入5.64，如
下图：
注意Space group（空间群）后是否我们需要的NaCl晶体的空间群
Fm-3m(225)，如果不是，点击Browse钮，在弹出的对话窗口中选中
Fm-3m(225)，即在Fm-3m(225)上点击使其变蓝色，如下图。点“OK”
回到前面的对话窗口。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第３页 共14页
点“下一步”（
在出现的如下图的对话框中可以输入原子坐标，即在“
Atomic
parameters
“中输入相应的元素符号和原子坐标值，但我们将在其他的
地方做这个工作
）
点“下一步”，在出现的Completing the new structure Assistant窗口中有三个
选项：Start structure picture; Launch the structure picture creation assistant;
Create structure picture automaticly。选中Start structure picture，点击“完
成”。出现一个名字为Diamond1>Structure1>Picture1的窗口，我们准备
建造的NaCl晶体模型将在这个窗口中显示。接下来输入原子坐标。点
“Structure | Atomic Parameters”，在弹出的对话窗口中点“Insert”，在
“Element”后的下拉选项中选中Na，（Symbol
后输入元素符号，
Oxidation
后输入元素的价数，
S.O.F
是原子的位置占有分数，对
NaCl
晶体中的
Na
和
Cl
原子来说都是
1
，因为都是
1
，所以也可以不输入
），在Position
后的下拉选项中选中4a；按“Append”，在“Element”后的下拉选项中
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第４页 共14页
选中Cl，在Position后的下拉选项中选中4b，如下图。点“确定”。
点“Build | Fill | unit cell”，将出现NaCl晶体一个晶胞的模型。点“Move | Rotate
along x/y axis”，就可以将模型旋转，从不同的角度观察。
但也许你不喜欢背景和原子及晶胞的颜色，Diamond可以让你设置你自己最
喜欢的颜色。
改变背景设置：点“Picture | Layout”，在弹出的窗口中点“Background”，
在Background后的下拉选项中选你喜欢的背景颜色，点“确定”退出对
话窗口回到Picture1，可以看到背景已经变成了黑色（
如果点“
Apply now
”
则不退出对话窗口但可以看到背景已经变成了黑色
）。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第５页 共14页
改变原字颜色等设置：点“Picture | Atom Designs”，在弹出的“Atom Group
Designs”窗口中选择相应的原子，点“Style and colors”，在“Style”后
的下拉选项中可以选不同的原子类型，这里我们选
“Solid/Empty/Boundary ellipse”，即实心球，在“Fix”下的“Color”后
选你喜欢的颜色，这里我们选择Na为红色，Cl为绿色。点“Model and
Radii”，可以改变所选原子的模型“Global/Individual”或“Standard(Ball
and Stick，即球-棍模型”或其他类型，可以选择不同的模型看看有什么
变化。在“Radii”下的Radius[Å] for the “Standard”后输入原子半径的
值，点“确定”。
改变晶胞颜色等设置：点“Picture | Cell Edges Design”，在弹出的“Cell
Edges Design”对话窗口中可以设置晶胞的颜色、线形和粗细，还可以
通过选中或不选中“Show the unit cell axis a, b, c”可以显示不不显示晶
胞中的a, b, c轴。如果此时并不知道轴的对应关系，点“Objects |
Coordinate System”，在弹出的“Coordinate System”对话窗口中选中
“Display Coordinate System”，改变颜色和字体，这里我们选择黑色，
字体选择默认值。点“OK”。
对于NaCl晶体，我们常看到的描述为：Cl
-
离子形成立方最紧密堆积，Na
+
离
子占据Cl
-
离子所形成的立方最紧密堆积中所有的八面体空位，每个八面体所有
棱都被其他八面体共用。下面我们将建造这样的八面体模型。
在前面已经建造的NaCl晶体一个晶胞的模型的基础上，点“Build | Polyhedra
| Add Polyhedra”，出现“Add Polyhedra”对话窗口，在“Central atom
groups”下选中“Na”，即以Na
+
离子作为配位多面体的中心原子；在
“Ligand atom groups”下选中“Cl”，即以Cl
-
离子作为配位多面体的配
位原子。确认“Fixed”已经被选中，其后面的“Rmin[Å]”和“Rmax[Å]”
分别是形成配位多面体时离中心原子周围最近和最远的配位原子的距
离（
因为配位多面体不总是正多边形
），这里取默认值即可。设置这个
距离还有另外一种办法，我们将在后面的例子中使用。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第６页 共14页
点“Design”，出现“Polyhedra Design”对话窗口，点“Style and colors”
可以设置多面体面的颜色、边的颜色、透明度等；点“Others”，“Ligand
atom reducing”后面的数值可以使配位原子的半径比形成多面体前设置
的值缩小（<1）、不变（=1）或增大（>1）。点“OK”就得到了我们需
要的配位多面体。
如果我们想只画出一个Na
+
离子周围的配位离子形成的多面体，点“Move
| No tracking”，移动鼠标在目标Na
+
离子上单击左键，使得该离子被选中，
即该离子周围出现一个方框。点“Build | Polyhedra | Add Polyhedra”，出
现“Add Polyhedra”对话窗口，此时“Central atom groups”下不可选，
因为已经选中了中心原子；在“Ligand atom groups”下选中“Cl”，如
下图。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第７页 共14页
点“OK”，就会发现只有一个多面体被做出来。但此时该中心离子仍处
于选中状态，可以按“Esc”键或在“Move | No tracking”状态下在任何
空白的地方单击鼠标左键即可。点“File| Save as | Save Document as”或
“File| Save as | Save Structure as”可以将建造的晶体结构模型保存成Diamond 3
document (*.diamdoc)文件或其他形式的文件，但对Demo版（即演示版）不能保
存成此形式。点“File| Save as | Save Graphics as”可以将所做的模型以数种图片
文件格式保存，如.bmp、.jpg等格式。
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第８页 共14页
二、c60晶体结构模型和分子模型的构造
通过这个例子我们将学会如下操作：
1、从“.CIF”格式文件（晶体信息文件）中获得晶体结构数据；
2、利用c60晶体结构数据构造一个c60分子模型；
3、“Add atoms”工具的应用；
4、通过插入“dummy”原子辅助构造多面体；
5、原子间距离的测定；
6、学会设置键的线型、颜色和粗细。
打开软件，点“File | Open”，找到安装软件的目录，比如“C:Program
FilesDiamond”，打开“Tutorial”文件夹，保证文件类型为“All Files(*.*)”
或“CIF(*.CIF)”，双击名为“c60”的文件。弹出名为“File Import Assistant”
的窗口，点击“下一步”，在弹出的“File Format”窗口中保证File后面
为“Crystallographic Information File(CIF)”，点击“下一步”，在弹出的
“Picture Creation”窗口中If the dataset is a crystal后面下拉选项中选中
“Create a blank picture”，点击“下一步”，在弹出的窗口中点“完成”。
出现一个“c60>S1252286>picture1”空白窗口，此时观察右边的“Data
brief”窗口，c60的晶体结构数据已经存在了。点“Build | Fill | unit cell”，
将出现c60晶体一个晶胞的模型。
我们知道，c60是一个由60个c原子形成的分子，下面我们利用c60晶体结
构数据得到c60分子。点“Build | Connect Atoms”，可以看到相邻的c
原子都被连接起来，但并没有一个完整的c60分子，点名为“Complete
Fragments”的按钮，可以看到晶胞外也出现了原子而且都被连接起来形
成了完整的c60分子。从中我们可以看到c60分子堆积成了立方面心结
构。（
如果看不到连接原子的键，可以点“
Picture | Bond Design
”，在出
现的“
Bond Group Designs
”窗口中可以选择“
c-c
”键的线型、颜色和
粗细，如下图
）
中国海洋大学 材料科学与工程研究院 第９页 共14页
我们也可以只建立一个c60分子，方法如下：
首先将已经得到的晶体模型删除，得到一个空白图片，或新建一个空白
图片。点“Build | Add atoms”，出现名为“Add atoms”的窗口，选中其
中任意一个c原子，点“OK”。注意到在空白图片中出现了一个c原子，
点名为“Complete Fragments”的按钮，
就可以看到c原子都被连
接起来的完整的c60分子(
也可以在出现一个
c
原子后，点“
Build |
Coordination Spheres
”，在出现的“
Coordination Spheres
”窗口中点“
Apply
now
”数次，直到完整的
c60
分子完成
)。
c60分子是笼形分子，所以我们得到的模型中的键很多，相互交叉，给看清
楚原子的位置关系以及各个面之间的关系带来麻烦，如果把每个六边形
和五边形封闭起来，对看清楚位置关系非常有帮助，下面我们将把c60
笼中的每个六边形和五边形封闭起来。要达到这个目的，我们要做的实
际上是构造多面体，但构造多面体需要有中心原子，而在c60笼形分子
中并没有中心原子，所以需要我们给加一个。
选中c60分子中所有的原子（在“No Tracking”状态下按下鼠标左键拖动即
可出现虚线框，松开鼠标后虚线框中的原子即被选中）。点“Structure |
Insert Atom”，在出现的“Insert Atom”窗口中显示的是将要被加入原子
的名称（默认为“dummy”）和坐标（在所有被选c原子的中心），点“OK”。
在c60分子的中心将出现一个原子（可以用已经学过的方法改变它的颜
色、大小等）。此时可以用已经学过的方法构造多面体，但你会发现什
么模型也没有构造出来，这是因为“Rmax[Å]”的默认值是3，太小了。
那么设置成多大才合适呢？可以通过测量来知道。点“Tools | Measure
Distances”，指针将变成带有尺子图案的形状，在“dummy”原子上点
击，然后在任一原子上点击，将测得他们的距离为3.6119Å，所以把
“Rmax[Å]”的值设得比3.6119大一些就可以了，比如设为4。但是，
如果你设计的多面体的“Border”的颜色和面的颜色不同，而且“Weight”
不为0，你也许会发现得到的多面体的面上有一些线条，这些线可以通
过调整“Add Polyhedra”窗口中“Angle epsilon[deg], used to extend
triangles to higher polygons”后的值来除去（我们取10，您也可以自己
尝试设置不同的值看有什么不同的结果），就可以得到所有的面都是封
闭的c60笼形分子。您可以把多面体设置成一定程度透明的情况以便更
好的观察c60分子中各原子的位置和连接情况。
利用插入“
dummy”原子构造模型的一个小技巧：利用插入“dummy”原子
只对五边形进行封闭。构造一个c60笼形分子，选择其中五边形顶点的
五个原子，点“Structure | Insert Atom”插入一个“dummy”原子（将出
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现在所选五个原子的中心），点名为“Complete Fragments”的按钮，则
整个c60笼形分子中所有的五边形中心都将有一个“dummy”原子出现。
用测量工具测“dummy”原子和最近原子之间的距离，但这次我们将改
变“Rmin[Å]”和“Rmax[Å]”的设置方式。点“Build | Connectivity”，
弹出一名为“Connectivity”的窗口，在“Select atom group pair(s) to be
connected”下选中“c”和“?（即dummy原子）”，保证“Statistic”处
于被选中状态。在“Connectivity”窗口的下半部分有两条红线，左边红
线对应“Rmin[Å]”，右边红线对应于“Rmax[Å]”，将鼠标移到红线上
按下左键可以拖动红线以改变“Dmin[Å]”和“Dmax[Å]”的设置，我
们在这里将红线拖动到对应于“Dmin[Å]”为0.5和“Dmax[Å]”为1.5
的位置（不要求很精确），如下图。点“OK”。
点“Build | Polyhedra | Add Polyhedra”，在“Add Polyhedra”对话窗口中选中
“Generic(spheres from connectivity list)”，在“Central atom groups”下选
“?（即dummy原子）”，在“Ligand atom groups”下选中“C”，如下图。
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点“OK”，就会发现所有的五边形都被封闭起来。此时可以把dummy原子
的半径设为最小值以便它们不在五边形的面上被看到。
在此基础上，还可以把六边形也封闭起来，但要先对已经存在的dummy原
子进行处理。点“Structure | Atomic Parameters”，在弹出的点“Atomic Parameters”
窗口中可以看到已经有一个“？dummy”原子。在“Element”后选任意原子，
比如“Ac”，替换“？”，点“确定”。如前面方法在任一六边形中心插入一dummy
原子，按“Complete Fragments”按钮，则有部分六边形中心出现新的dummy原
子（其余的六边形中没有出现新dummy原子是因为它们和选中的六边形并不等
同，即不能通过c60晶体所具有的对称操作使它们重合）。同样将新得到的dummy
原子处理为其他元素，比如“B”，按前面的方法将这些六边形封闭（注意设计
多面体时颜色要和前面五边形不同以便区分）。再将剩余的六边形做同样的封闭
处理，就可以得到由不同颜色封闭的c60笼形分子。
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三、八面沸石笼形结构模型的构造
通过这个例子我们将学会如下操作：
1、“Filter”工具的应用；
2、“Fixed Spheres” 工具的应用。
打开Diamond软件，点“File | Open”，找到安装软件的目录，比如“C:Program
FilesDiamond”，打开“Tutorial”文件夹，保证文件类型为 “CIF(*.CIF)”，
双击名为“faujasite”(即八面沸石)的文件,建一个空白Picture。在建立晶
体结构模型之前,我们先要解决一个小问题。因为对于空间群Fd-3m(227)
来说，坐标原点的选取有两种方案供选择：1，非中心对称；2，中心对
称。从给出的CIF 文件中，Diamond软件并能知道坐标原点应该如何选
择。但CIF文件的作者在文件中告诉我们应该选2，即中心对称，因此
我们要先对空间群进行设置：点“Structure | Space-group”，在出现的
“Space-group”窗口中点Fd-3m(227)前面的加号“+”，将会发现
Fd-3m(227)下面有五种选择，此处选择第一个，即Fd-3m(22701)，该符
号即对应坐标原点为中心对称的选择。
此时填充一个晶胞，会发现原子很多，不容易看清楚沸石的骨架结构。而对
于沸石结构，我们更关心其硅、铝等原子形成的骨架，并不关心其他原子在晶体
中的情况，所以希望只有参与形成骨架的原子出现，Diamond软件提供了一种被
称为“Filter”的工具可以帮助我们很容易做到这一点。
点“Build | Filter”，在出现的“Filter”窗口中：Atom groups下只选中“SiAl”
（则其他的原子将被过滤掉，不在模型中出现）；在“Bravais translations”
下只选中“1:+(0,0,0)”，如下图。
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点“OK”。此时Picture窗口左下角将出现一个黄颜色、带方框的“F”来提
醒你“Filter”功能处于开启状态。点“Add Atoms”，选择“SiAl”，点
“OK”。点“Complete Fragments”，将出现一个笼形模型（如果没有足
够原子出现，检查“Connectivity”，使“Dmax”等于3.2；如果只有新
的原子出现而没有显示键，在“Picture | Bond Designs”中设置“SiAl-SiAl”
键的线型、颜色、粗细等）。点“Picture | Viewing direction”，在“Viewing
direction”窗口中“h k l”后的三栏中均填入1,按”set”，将会发现笼形模
型已经改变了方向。
下面，我们将把各面封闭起来。选择所有的原子，插入“dummy”原子，将
“Connectivity”中“SiAl”和“?”（即“dummy”原子）的“Dmax”
设为4.95，以“dummy”原子为中心，“SiAl”为配位原子做多面体（此
时所做多面体只把中心笼的面封闭起来）。选择任一六棱柱多面体的12
个顶点原子（可以旋转模型，使得其中任一六棱柱多面体的棱平行于屏
幕平面以方便选择），插入“dummy”原子，将“Connectivity”中“SiAl”
和新插入队“dummy”原子的“Dmax”设为合适的值，以新插入的
“dummy”原子为中心，“
SiAl”为配位原子做多面体。这时只做出了
一个多面体，下面把其余的三个配位多面体也做出来。当然，可以重复
插入“dummy”原子做多面体，但这样要做很多重复劳动。此时也不能
像在前面c60的例子中那样按“Complete Fragments”钮来把其余三个六
棱柱多面体的中心插入“dummy”原子。但Diamond软件提供了一种方
法可以帮助我们很容易做到这一点。
用“Filter”把除“dummy”原子外的所有原子都过滤掉，然后点“Build | Fixed
Spheres”，在弹出的“Fixed Spheres”窗口中“Rmax”输入4，“Apply this
function to”后选“All atoms in structure picture”，如下图。
点“OK”钮，在其余的三个六棱柱多面体的中心将都有 “dummy”原子被
插入。然后以新插入的“dummy”原子为中心做多面体。
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