功利的世界里，一切都是如此现实。   不信你看宴中酒，杯杯先敬富贵人。

这段时间在进行NO3还原的课题，总算把各个态的能量优化计算出来了，但是绘制能量曲线的时候犯了难，之前课题组都是用orgin来进行科研绘图，不可否认origin是强大，但是毕竟是收费软件，同时对Mac支持的也就那样，有没有在Mac上也可以很好绘制能量曲线的工具呢？搜索了一下，确实有不少人在这方面做了不少“工作”，一些还有较为完善的图形界面！我把自己找到的一些方法一起放在这里，供各位看官参考。

但是或多或少这些网上的方法对于我的需求有的方面无法满足，例如字体的修改啦，反应坐标的名称啦，所以索性自己撸一个工具好了，这样后面的师弟师妹们或许也能用到，同时这个项目也是自己的第一个开源项目(energy_profile)，也正好Mark一下。

energy_profile的项目地址如下：https://github.com/csu1505110121/energy_profile

本项目是在python框架下书写的，所以用到以下几个package，也都是一些经常使用到的包，为了大家使用方便，我把我的环境文件environment.yml也一起上传到了仓库中，有需要的可以直接下载下来。

Requirement

  • Python 3.8
  • numpy 1.21.1
  • pandas 1.3.1
  • matplotlib 3.4.2

Data Preparation

input data (xlsx format)

目前的程序中对于各个稳态的能垒是存储在excel文件中的，并且按照一个反应路径一个表单（sheet）的格式进行存储，第一列对应的是每个稳态的名字，第二列对应的是每个态对应的能量值。程序示例中的数据格式如图所示：

configure file (plain text)

按照如下格式创建程序的配置文件，类似于gaussian的输入文件。

其中注释行都是以”#”开头，配置文件中的参数分为两个部分，一个是必选参数，这部分参数都放在了**NECESSARY ARGS**里面，另一部分是可选项，放在了**OPTIONAL ARGS**中，所谓可选项顾名思义，就是不需要指定程序也可以正常运行，但是最后的出图可能不够美观。

每个参数的详细作用介绍如下：

  • FILENAME: 这部分参数主要是指定在input data中创建的xlsx的文件名和目录;
  • LEGEND_NAMES: 对应的如果是多个反应路径的自由能变化，我们往往需要在图上标出对应的符号；
  • SHEET_NAMES: 每个反应路径数据对应的表单，和input data中的顺序对应；
  • COLORS: 指定每个反应路径对应的颜色；
  • TEXTLABEL: 是否将能量的数值显示在每个水平线上；
  • LIMIT: 是否需要人为指定图的Y值的分布范围，如果这里指定为True,一定要定义对应的两个参数YMIN和YMAX
  • YMIN: 指定Y值的最小值；
  • YMAX: 指定Y值的最大值；
  • FONTSIZE: 图中出现的字体大小，默认为18
  • FIGSIZE: 画布的大小，指定和python中有一定出入14,6 不需要指定括号”()”
  • XLABEL: 图中X轴的标题；
  • YLABEL: 图中Y轴的标题；
  • OUTPUT: 最后出图的文件名和地址，默认值是在当前目录下的example.png

input.txt文件示例：

# filename: input.txt
# An example of the input file
# Comment is started with symbol '#'
#                           Created by Qiang @ Zhengjiang

*NECESSARY ARGS*
FILENAME: /Users/zhuqiang/Documents/My_Jobs@Nanjing/WorkHotel/NO3RR/Energy_Profile/example/example.xlsx            # here is the input data and should be the absolute path
LEGEND_NAMES: 001, 110, 111    # name of legend
SHEET_NAMES:  001,110,111     # sheet of input data
COLORS: black, blue, grey      # color of each pathway


*OPTIONAL ARGS*
TEXTLABEL: False               # Show the value of energies
LIMIT:    True                 # optioinal: specify the YMIN and YMAX manually
YMIN:     -2                         # optional: you can specify and will overwrite the one self-generated
YMAX:      5                        # same as YMIN
FONTSIZE: 18                     # fontsize of the number and legends
FIGSIZE: 14,6                  # size of the canvas
XLABEL:  Reaction Pathway        # xlabel for the figure
YLABEL:  Free Eenergy $\Delta G$ (eV)       # ylabel for the figure
OUTPUT: ./example.png             # output name for the figure

Usage

准备上述的两个文件xlsx格式原始数据和可读的文本格式的输入文件，将代码下载到本地。

编写一个python脚本或者直接在terminal中输入如下命令：

第一步是导入我们编写的程序DeltaG_plot.main中的相关程序，第二部是绘制图片plot或者直接将图片保存saveplot

%python
Python 3.8.10 | packaged by conda-forge | (default, May 11 2021, 06:27:18)
[Clang 11.1.0 ] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> from DeltaG_plot.main import plot
>>> plot('example/input.txt')

-or-
%python
Python 3.8.10 | packaged by conda-forge | (default, May 11 2021, 06:27:18)
[Clang 11.1.0 ] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> from DeltaG_plot.main import saveplot
>>> saveplot('example/input.txt')

Output

output