学习CCDC数据库：简单易懂的使用指南 (ccdc数据库怎么用)

随着科技的快速发展和信息化的深入推广，越来越多的数据被收集和处理。这些数据的基础是数据库，其中CCDC数据库具有很大的影响力。CCDC数据库是一种由剑桥结构数据库中心开发和维护的数据库，它包含针对无机晶体结构的信息，并用于药物发现和其他研究领域。本文将为您介绍学习CCDC数据库的基本知识及简单易懂的使用指南。

一、支持CCDC数据库的语言

CCDC数据库支持的语言有多种，例如python、Java、Perl、C++等，但是最为常用的是python语言，因为python语言具有简单易懂、代码简捷、易于维护的特点。此外， CCDC还提供了API（Application Programming Interface）来使用其中的函数。

二、CCDC数据和软件安装

要使用CCDC数据库，首先需要下载和安装CCDC软件及其相关的模块。安装前需要确认自己的操作系统和python版本，然后选择需要的CCDC软件，下载并运行安装程序，紧接着，需要安装对应CCDC库的API模块，安装方法为在命令行中输入pip install ccdc或pip install gold等命令即可。此外，还需要输入CCDC授权代码，这个授权码可以在官方CCDC网站申请免费试用期。

三、CCDC数据库的基本操作

1. 连接数据库：在python中使用CCDC数据库，首先需要建立连接，代码如下：

“`python

from ccdc import io

db=io.EntryReader(‘CSD’)

“`

通过上述代码，CSD数据库就已经被成功地链接。连向其他的数据库需要改变参数的值，但是使用方法都一样。

2. 搜索晶体结构：使用CCDC数据库的主要目的是搜索晶体结构， CCDC数据库允许用户根据一些结构信息来进行搜索，如分子式、分子量、空间群、晶胞长度、晶胞角度等。我们以搜索简单有机物乙醇（Ethanol）的晶体结构为例：

“`python

from ccdc import io

db=io.EntryReader(‘CSD’)

for e in db.search(io.StructureQuery().contns_atom(‘O’, 1).contns_atom(‘C’, 2).contns_atoms_lte(4)):

print(e.summary())

“`

通过以上代码，我们即可搜索到所有含有乙醇结构的数据条目，并输出了每个数据条目的摘要信息。

3. 读取晶体结构：晶体结构信息是CCDC数据库中最有价值的信息，也是最常用的数据。CCDC软件提供了多种方法来读取晶体结构中的信息，如原子坐标、键长、晶胞参数等。用户可以通过CCDC软件中提供的API实现读取的操作，代码如下：

“`python

​from ccdc import io

db=io.EntryReader(‘CSD’)

entries=db.search(io.StructureQuery().contns_atom(‘O’))

for e in entries:

crystal=e.crystal

print(“Spacegroup:”, crystal.space_group_symbol)

for i, atom in enumerate(crystal.molecule.atoms):

if atom.atomic_symbol==’H’:

print(i, atom.atomic_symbol, atom.coordinates)

“`

上述代码中，我们首先搜索所有含有氧原子的晶体结构，然后对每个晶体结构遍历其原子信息并输出。

4. 晶体结构可视化：CCDC还提供了利用其它软件进行晶体结构可视化的方式。例如我们使用达西（Dassault Systems）公司的3DExperience平台来可视化CCDC数据库中的晶体结构，实现效果如下：


三、

以上是使用CCDC数据库的简单易懂的使用指南。CCDC数据库对于科研工作者及其它相关人员来说具有很大的帮助，可以让他们快速地获取无机晶体结构的信息。对于初学者来说，除了学习以外，重要的事情是练习，只有不断的练习才能更好的理解和掌握。

参考文献：

[1]CCDC官方网站（https://www.ccdc.cam.ac.uk/）

[2]S. R. Hall and F. H. Allen. Molecuar Editing Data, CCDC Cambridge UK, 1994

[3]P. Bernstein, C. Koetzle, et al. The Cambridge Structural Database: A quarter of a million crystal structures and rising, Acta Cryst, B58(2023) 380-388.

[4]B. Coles, B. Frey, G.T.Groy, et al. CDL Max: Knoweldge-Based Potential for Crystal Design and Optimezation. Acta Cryst, B71(2023) 487–510.

[5]Q. Chen, M. Zhu, R. Luo. Computational Screening and Study of Two-Dimensional Layered Materials. Chem Phys Lett. 2023, 778.