说明:本文华算科技主要介绍 DFT 原始输出转成论文图时的数据选择、坐标与颜色映射、跨面板可比条件和发表前校验。


DFT图像的计算对象与数据构成
DFT计算结束后留下的对象并非一张现成图片。晶胞与原子坐标属于几何数据,总能、力、应力和原子电荷属于标量或有限数组,本征值、态密度、声子频率与反应路径具有索引和坐标,电荷密度、静电势及波函数则分布在三维网格上。
论文图是这些数学对象经过筛选、变换和视觉编码后的受控投影,每种投影都会保留一部分信息并舍去另一部分。

原始结构、计算输入、输出文件、解析后的数值表和绘图配置应保留可追溯关系。一个能带面板至少对应具体结构、泛函、赝势、自旋设置、k 路径和能量零点;一幅差分电荷密度图还对应相减对象、相同几何约束、网格尺寸、等值面值与颜色符号。
数据来源和图形状态共同定义图中每条线、每个色块的物理口径,缺少其中一项,后续复算容易得到外观相似但含义不同的图片。
原始文件适合保留计算事实,解析表适合承载绘图数值。总能、费米能级、投影权重、路径坐标和收敛记录可写入带字段名与单位的表格;结构文件和三维场保留原有晶格、坐标系与网格。
绘图数据由解析表生成,避免从屏幕或旧图片中手工抄数。若平滑、插值、能量平移或单位换算参与成图,处理规则和版本也应进入记录。
计算节点与数据节点的连接适合检查图像来源。图2中的输入文件、输出文件、结构节点和后续计算相互关联,同一结构用于哪些任务、某个结果由哪次计算产生均有路径可查。
只保存导出的 PNG 会丢失数值精度、筛选条件和派生过程;至少保留生成图所用数值表、绘图配置及其上游计算标识。



数值、坐标与颜色怎样转成图形元素?
坐标轴应保持计算量的定义。能带横轴是倒易空间路径,DOS 横轴通常是能量,NEB 横轴可写反应坐标或图像序号,结构弛豫曲线横轴则可能是离子步。纵轴同写 eV 时,绝对本征值、相对费米能级、相对初态能量和每原子能量差仍属不同物理量。
轴标题应写出对象、单位和参照,例如 E − EF(eV)、ΔE(eV/atom)或 DOS(states/eV/cell)。
能带与 PDOS 并排时,两块面板应共享能量范围、零点和费米能级标记。图3把 WSe2/石墨烯异质结构、投影能带和 PDOS 置于同一版面,颜色对应 C、W、Se 的轨道权重,0 eV 虚线给出共同参照。
能带中的平带缺陷态由哪类原子贡献,可在相同能量处核对 PDOS 峰,而非靠相近颜色猜测轨道来源。

连续曲线还含有采样与处理信息。DOS 的展宽值会改变峰高和峰宽,能带路径的采样密度影响曲线平滑程度,声子色散的 q 路径决定显示哪些分支。平滑只能处理显示尺度,原始峰位、积分面积和极值不得随外观调整而漂移。插值点可增加线条连续感,原始采样点数量和区间仍应留在数据记录中。
同一声子计算可派生频散、声子 DOS、非弹性散射强度、Raman 模式和热力学曲线。
图4的频散与声子 DOS 共用频率轴,INS 强度图另有颜色标尺,Raman 面板使用波数 cm−1,热力学量则随温度变化。面板共享数据来源,不会自动共享坐标与单位;每块面板的变量名、单位、颜色含义和归一方式应独立标注。



多组结果怎样保持可比?
吸附能按每个吸附物还是每个表面位点归一,DOS 按晶胞、原子或化学式单元归一,磁矩按总体系还是局域原子报告,都会改变纵轴数值。多材料、多构型或多方法并列时,模型基准、能量参照、归一分母和显示范围应在成图前固定。不同分母的数据若确需并列,图注应写明各自口径,读数不得直接比较。
图5右侧的同一组柱值在完整量程和局部量程下呈现出截然不同的起伏;左侧圆面积与圆半径编码也给出不同观感。
DFT 图中的相似风险包括截短能量轴、改变各面板 DOS 横轴上限,以及用球半径表示电荷量却未按面积或体积校准。量程截取可以服务局部特征,但截取范围必须显式标出,主图或补充图还应保留全量程参照。

曲线数量增加时,全部叠加会让峰位、交叉点和局部差异相互遮挡。轨道分波、不同吸附位点、多个应变值或多种缺陷浓度可采用分面排列,各分面保持相同坐标范围和刻度位置,目标曲线使用实色,其余曲线以浅灰提供参照。读者可比较同一能区的变化,又不会依赖七八种相近颜色分辨系列。

数值误差也应进入图形。收敛阈值导致的能量波动、拟合参数的标准误、构型采样的离散范围和 AIMD 时间平均的置信区间,可用误差条、阴影带或样本散点表达。平滑曲线若覆盖原始散点,拟合函数、数据区间和不确定度仍要保留;仅显示拟合线会隐藏采样密度与离群值,材料趋势的证据强度随之改变。


发表级图片应通过哪些科学/版式校验
绘图文件中的关键点应与解析表逐项对应,结构视图应核对元素、晶胞、表面终止、缺陷位置和吸附构型,能量图应核对正负号与参考态。任意面板都应能由归档数据和绘图状态再次生成。
图片美化不得改动数据点、删去异常构型或改变能量排序,脱离归档数据的手工调整无法进入结果复核。
颜色映射承担定量含义。差分电荷密度与自旋密度围绕零值变化,适合使用零点居中的发散色图;电子局域函数取值位于固定区间,可用顺序色图;轨道类别、材料名称和计算方法属于离散对象,可用彼此可辨的分类颜色。
色条必须给出数值范围、刻度和单位,同组空间图还应锁定等值面值或色标上下限。

版式检查应在期刊栏宽下完成。线图、文字和符号优先保留矢量格式,三维等值面、结构渲染与栅格场使用无损位图;分辨率、字体和线宽按目标期刊要求设置。缩到单栏后仍可辨认的轴名、图例、上下标和面板字母,才是版面中的实际阅读效果。
灰度打印与色觉缺陷模拟可检出依赖红绿差异的曲线,虚实线、点形和直接标注可提供第二套识别信号。
导出后还要核对文件本身:画布尺寸、嵌入字体、透明背景、裁切范围、压缩方式和色彩空间均可能改变投稿系统中的显示。
差分电荷密度图的归档记录至少包含网格尺寸、相减对象、等值面值、颜色符号和相同几何约束;其中任一项变化都会产生物理口径不同的图像,应保存为新的派生版本并保留上游数据标识。
