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1. Introduction

VESTAは結晶構造、電子・核密度等の三次元データ、及び結晶外形の可視化プログラムです。 次のような特筆すべき機能を備えています。

  • 複数の結晶構造モデル、電子・核密度や波動関数等の三次元データ、結晶外形を同時に扱うことが可能。
  • タブを使用してリソースを消費することなく複数のファイルを同時にオープン可能。
  • 同一プロセスでタブを含んだWindowを複数開くことが可能。
  • 高速でスマートな結合探索アルゴリズム。
  • 原子、結合、配位多面体、isosurface上のポリゴン数などの総数が事実上無制限 (32bit system での理論的限界は各1,073,741,823)。
  • RIETAN-FP, ORFFEとの連携により、Rietveld法に於いて制約条件を課す結合距離や結合角を可視化・確認する機能。
  • 非標準的な軸設定の空間群における等価位置の変換、超格子の作成やprimitive- complex-lattice間の変換をサポート。
  • 半透明のisosurfaceと構造モデルを重ね合わせた表示。
  • Isosurfaceの表面を静電ポテンシャルなど、異なる物理量で彩色する機能。
  • 複数のvolumetric dataの差分表示や加算表示。
  • ビデオカードの制限を超える高解像度画像の出力。

VESTAは、電子・核密度の解析・可視化のためのソフトウェアパッケージであるVENUS software packageの一部です。 VESTAはVENUS package中で、結晶構造と電子・核密度の可視化をそれぞれ担っていたVICS、VENDの2つのプログラムを起源とし、wxWidgetsを採用した全く新しいユーザーインターフェースの下にそれらを統合すると共に、大幅に機能拡張したものです。

VESTAはWindows, Mac OS X, Linuxの3大プラットフォームで動作し、非商用の用途には無料で配布されています。

2. VESTA 3の新機能
  • 結晶外形の描画
  • 複数の結晶構造、電子・各密度データ、結晶外形データなどを同一画面上で統一的に可視化
  • 複数レベルの等値曲面の重ね合わせ
  • 錯体やゼオライトなどの複雑な構造をよりスマートに表示できるよう結合探索アルゴリズムを拡張
  • 結晶構造モデルから原子散乱因子を計算し,電子・ 核密度を計算・表示
  • パターソン関数の計算・表示
  • 原子位置の周りの電子数や核密度の和をボロノイ分割により計算
  • 等値曲面の描画と二次元スライスの計算を大幅に高速化
  • 異方性原子変位パラメーターの主軸方向のベクトルと平均二乗変位を出力
  • 選択した原子に対する最適平面の決定
  • 原子のラベル表示
  • サイトや結合の種類ごとにスタイルを個別指定可能
  • 手作業での対称要素の編集
  • 対応ファイル形式の追加(GSASのEXP形式など)と互換性の強化
  • GUI操作におけるundoとredoのサポート
3. 対応ファイル形式
Input

Structure data

  1. VESTA format (*.vesta)
  2. VICS format (*.vcs)
  3. American Mineralogist Crystal Structure Database (*.amc)
  4. asse (*.asse)
  5. Chem3D
  6. CIF (Crystallographic Information File)
  7. CrystalMaker text file (*.cmt)
  8. CSSR (Crystal Structure Search and Retrieval)
  9. CSD/FDAT
  10. DL_POLY CONFIG
  11. FEFF input file (feff.inp)
  12. FHI-AIMS input file (*.in)
  13. GEOMETRY.OUT output by the Elk FP-LAPW Code
  14. GSAS format (*.EXP)
  15. ICSD (Inorganic Crystal Structure Database)
  16. ICSD-CRYSTIN
  17. MDL Molfile
  18. MINCRYST (Crystallographic Database for Minerals)
  19. MOLDA
  20. PDB (Protein Data Bank)
  21. Input file of RIETAN-FP (*.ins)
  22. Output file of RIETAN-FP (*.lst)
  23. Input file of SHELXL (*.ins, *.res)
  24. Output files of STRUCTURE TIDY (*.sto)
  25. Structure data files output by USPEX.
  26. WIEN2k (*.struct)
  27. XMol XYZ (*.xyz)
  28. F01 for SCAT and C04D for contrd
  29. MXDORTO/MXDTRICL FILE06.DAT, FILE07.DAT
  30. XTL file (*.xtl)

Volumetric data

  1. PRIMA binary format (*.pri; *.prim)
  2. MEED/PRIMA text data (*.den)
  3. Energy Band (*.eb)
  4. General volumetric-data (text format) (*.?ed)
  5. Periodic volumetric-data (text format) (*.grd)
  6. General volumetric-data (binary format) (*.ggrid)
  7. Periodic volumetric-data (binary format) (*.pgrid)
  8. Compressed volumetric-data format (*.m3d)
  9. SCAT volumetric-data files (*.sca, *.scat)
  10. WIEN2k (*.rho) obtained with wien2venus.py
  11. WinGX 3D Fourier (*.fou)
  12. X-PLOR/CNX (*.xplor)

Structure & volumetric data

  1. CASTEP (*.cell, *.charg_frm)
  2. GAMESS input and 3D surface data files output by MacMolPlt
  3. Gaussian Cube format
  4. VASP
  5. XCrySDen XSF format
Output

Structure data

  1. Original format of VESTA (*.vesta)
  2. CIF (Crystallographic Information File)
  3. PDB (Protein Data Bank)
  4. SHELXL (*.ins)
  5. Standard input file of RIETAN-FP (*.ins)
  6. XMol XYZ
  7. Chem3D (*.cc1)
  8. STL file (*.stl)
  9. VRML (*.wrl)
  10. DL_POLY CONFIG
  11. Input files of MADEL (*.pme)
  12. Input files of STRUCTURE TIDY (*.stin)
  13. P1 structure (*.p1)
  14. VASP POSCAR format
  15. Fractional coordinates (*.xtl)

Volumetric data

  1. PRIMA binary format (*.pri)
  2. General volumetric-data (text format) (*.?ed)
  3. Periodic volumetric-data (text format) (*.grd)
  4. General volumetric-data (binary format) (*.ggrid)
  5. Periodic volumetric-data (binary format) (*.pgrid)
  6. Compressed volumetric-data format (*.m3d)

Graphic formats (raster image)

  1. BMP
  2. EPS
  3. JPEG
  4. JPEG 2000
  5. PNG
  6. PPM
  7. RAW
  8. RGB (SGI)
  9. TGA
  10. TIFF

Graphic formats (vector image)

  1. EPS
  2. PDF
  3. PS
  4. SVG
4. VESTA開発の背景
VESTAは結晶構造の可視化ソフトウェア・VICS、および、電子・核密度の可視化ソフトウェア・VENDを起源としています。VICSとVENDはR. A. Dilanian博士泉富士夫博士により、VENUS systemの一部として2001年に開発が開始されました。VENUS systemは2002年暮れに一般公開され、以来、多くの研究に用いられています。しかしながら、VICSとVENDにはパフォーマンス上の大きな問題があり、また、基盤としていたGUIツールキット、GLUTとGLUIの制約から操作性も不十分でした。また、等値曲面と構造モデルを重ねるには、VICSで構造を作成してからテキストファイルに保存し、それをVENDでインポートする必要があるなど、VICSとVENDの使い分けも面倒でした。C言語で書かれたソースコードは拡張性にも乏しく、限られた機能、限られた数のオブジェクトしか扱えませんでした。

2004年6月末には開発者の一人であるDilanian博士がプロジェクトを去ることが決定し、VICSとVENDの開発ストップの気配が濃厚になりました。そこで、既存コードをベースに、VICSやVENDに取って代わる、新しいプログラムの作成を開始しました。GUIはwxWidgetsというツールキットを使用して新たに構築し、C言語で書かれたソースコードを必要に応じてC++で書き直して移植、大幅な拡張を行いました。まずはVICSの書き換えから初め、約一年後の2005年7月にVICSの後継としてVICS-IIを公開しました。その後、VICS-IIのフレームワークをそのまま利用し、更にVEND相当の機能を追加して統合可視化システム、VESTAへと発展させました。VICS-IIの全機能はVESTAにそのまま引き継がれています。

VENUSに関する情報の詳細は泉富士夫先生のホームページを参照して下さい。

5. Change Log
  • 2017年11月16日 ver. 3.4.3
    • Ver3.4.1以降における配位多面体の形状計算に関するバグ1件を修正。
  • 2017年10月24日 ver. 3.4.2
    • Ver3.4.1における配位多面体の形状計算に関するバグや計算速度の問題を修正。
    • Ver3.4.1におけるCIFの読み込みに関するバグを修正。
    • 周期性のないMolecularタイプのデータをVESTA形式で保存し、再読み込みすると結合の指定距離が少し長くなるバグを修正。
  • 2017年10月19日 ver. 3.4.1
    • 結合の探索時にクラッシュすることがある問題を修正。
    • Ver3.4.0で結合距離や結合角が正しく計算されないことがある問題を修正。
    • 同一平面上に4原子以上が並ぶ配意多面体の場合、面の一部が欠けることがある問題を修正。
    • 単斜晶系のa軸を主軸とする設定の一部(Ccなど)が正しく読めない問題を修正。
    • VASP, DL_POLY形式でエクスポートする際、表示中の全ての相をマージして書き出すよう変更。
    • PDB, MXDORTHOの固定長フォーマットで区切り文字(スページ)がないファイルが読めない問題を修正。
    • Macromoleuclar CIF (mmCIF)のファイル読み込みに対応。
    • 棒球モデルのSTL形式へのエクスポートに対応。
  • 2017年1月12日 ver. 3.4.0
    • 原子間距離、角度、ねじれ角の誤差計算ルーチンを変更。結晶の対称性による制約を誤差計算に反映するようにした。
    • 磁気構造用CIF(magCIF)の最新仕様ファイルの読み込みに対応。
    • 同一平面上に原子が位置する分子データを読み込むとクラッシュすることがある問題を修正。
    • PDBファイルとXcrysdenファイル読み込み時のバグを修正。
    • ビルトインの粉末X線回折シミュレーション画面を微修正。
  • 2016年10月4日 ver. 3.3.9
    • 自動結合サーチの挙動を改善。
    • RIETAN形式(*.ins)で構造データを出力する際、Uijからbetaijへの変換が正しく行われないバグを修正。
    • 結晶構造因子のテーブルをテキストファイルに出力する際、Windows版ではヘッダーが文字化けする問題を修正。
  • 2016年6月24日 ver. 3.3.8
    • Ver. 3.3.7では"Search atoms bonded to A1"のモードで自動結合サーチされてしまう問題を修正。
  • 2016年6月18日 ver. 3.3.7
    • Ver. 3.3.6で配位多面体を選択するとクラッシュするバグを修正。
    • GEOMETRY.OUTの単位格子が原子単位系(a.u.)のままであったのをオングストローム単位に変換するよう修正。
  • 2016年6月7日 ver. 3.3.6
    • 結晶外形データの表示/非表示を一相ごとに切り替えられる機能を実装。
    • 自動で結合サーチされる原子ペアにSi-SiとGe-Geを追加。
  • 2016年6月6日 ver. 3.3.5
    • 自動結合サーチのデフォルト値を改善。
    • 可視化中データの概要を出力する"Summary"タブをメイン画面に追加。
    • 巨大なデータの読み込みや、多数の結晶データ間の表示切替に極端に時間がかかる問題を修正。
  • 2016年6月4日 ver. 3.3.4
    • Preferencesダイアログで"Start-up search for bonds"を切ることで、自動結合サーチをオフにできるようにした。
    • 複数の結晶データを含む場合に、データ番号を指定して表示する結晶データを切り替えられる機能を追加。
    • 行頭にスペースを含むVASPファイルの読み込みに関するバグを修正。
  • 2016年5月29日 ver. 3.3.3
    • ボリュームデータと結晶外形データもVRMLファイルに書き出せるように修正。
    • 複数の結晶データを含む場合、表示するデータをボタンで一相ずつ切り替えられる機能を追加。
    • 組込みの"Powder Diffraction"ウィンドウから、反射リストをテキストファイルに出力する機能を実装。
    • Ver. 3.3.2でStructure Factorsダイアログの内容をテキストにエクスポートすると、間違った強度が書き出されるバグを修正。
    • 各サイトの電荷が0以外の非周期的データ(分子)に対して、配位多面体を選択するとクラッシュする問題を修正。
    • "Standardization of Crsytal Data"を実行時にクラッシュするバグを修正。