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ReciPro é um software cristalográfico multipropósito, gratuito, de código aberto e baseado em interface gráfica, que oferece acesso integrado a funções para explorar bases de dados cristalográficas, visualizar estruturas cristalinas e configurações de goniômetro, simular padrões de difração e imagens de microscopia de alta resolução e analisar dados de difração. Esses recursos estão interligados por uma interface gráfica intuitiva, e os resultados são exibidos de forma sincronizada, praticamente em tempo real. O ReciPro auxiliará um público amplo de cristalógrafos (inclusive iniciantes) que trabalham com difração de raios X, de elétrons e de nêutrons, bem como com MET.
O ReciPro vem sendo desenvolvido continuamente desde 2002 e está disponível no GitHub desde março de 2020. Já foi baixado mais de 27.000 vezes a partir do GitHub e é utilizado por centenas de usuários em mais de uma dezena de laboratórios de universidades e empresas.
Consulte o manual para aprender a usá-lo!
Recipro_Demo.mp4
O ReciPro é desenvolvido por Seto Y. e Ohtsuka M.. As funções e os algoritmos são apresentados no artigo.
Se você utilizar o ReciPro em trabalhos acadêmicos, use o link Cite this repository exibido na página do repositório no GitHub. Os metadados de citação são fornecidos pelo CITATION.cff, e a citação preferencial é o seguinte artigo:
Quando apropriado, também é possível citar o próprio repositório do software:
- Repositório: https://github.com/seto77/ReciPro
- Versões: https://github.com/seto77/ReciPro/releases/latest
- Baixe o ReciPro-setup.msi (link direto para a versão mais recente) e execute-o. Ele também está na página de versões. (Até a v.4.939, o instalador chamava-se ReciProSetup.msi.)
- O ReciPro é executado no Windows com o .Net Desktop Runtime 10.0 (NÃO o .Net Runtime 10.0), que pode ser instalado aqui.
- Se não for possível executar um instalador (por exemplo, em computadores com permissões restritas), há também um pacote ZIP portátil (ReciPro-v.X.XXX.zip) na página de versões: autocontido, sem instalação e sem necessidade do runtime .NET — basta descompactar e executar.
- O ReciPro é distribuído sob a licença MIT (qualquer pessoa pode usar, modificar e redistribuir livremente).
- Sobre o estado da assinatura de código e a verificação do instalador, consulte a política de assinatura de código.
- Sobre os componentes e dados de terceiros incluídos ou referenciados, consulte os avisos de terceiros.
- O ReciPro oferece suporte oficial apenas ao Windows, mas há relatos de que ele funciona no macOS (Apple Silicon) combinando o pacote ZIP portátil com o wrapper Wine Sikarugir e o driver OpenGL Mesa3D — sem licença do Windows e sem máquina virtual.
- Consulte o guia passo a passo publicado por Ryo Fukushima (JAMSTEC): https://github.com/Ryo-fkushima/ReciPro_macOS_memo
- Essa configuração não tem suporte oficial nem foi totalmente verificada. Uma limitação conhecida é que alguns símbolos (Å, sobrescritos, setas) podem ser exibidos incorretamente.
- Os símbolos corrompidos podem ser corrigidos instalando no prefixo do Wine fontes com ampla cobertura de glifos (DejaVu Sans/Serif e, para a interface em japonês, Noto Sans CJK JP) — o ReciPro detecta o ambiente Wine e passa a usá-las automaticamente. Veja mais detalhes em Solução de problemas.
- Baixe o ReciPro somente na página oficial do GitHub Releases: https://github.com/seto77/ReciPro/releases/latest
- Em alguns sistemas Windows, o Microsoft Defender SmartScreen ou o Smart App Control pode exibir um aviso antes da execução do instalador. Isso pode ocorrer com software de pesquisa recém-compilado ou de distribuição restrita, e o aviso por si só não significa necessariamente que o instalador seja malicioso.
- Se quiser verificar por conta própria o instalador baixado, você pode analisá-lo com um serviço de múltiplos mecanismos, como o VirusTotal.
Desde a v.4.942, os artefatos de lançamento (o instalador ReciPro-setup.msi e o ReciPro.exe portátil) são assinados com o Windows Authenticode como parte do pipeline automatizado de publicação, e cada solicitação de assinatura é revisada e aprovada manualmente pelo mantenedor antes da publicação. Consulte o CODE_SIGNING.md para a política completa, incluindo o escopo da assinatura, como verificar um instalador e como relatar artefatos suspeitos.
O ReciPro é um aplicativo de desktop local. Ele não coleta, armazena nem transmite dados pessoais ou de uso, e não contém telemetria ou análise. Após a instalação, funciona totalmente off-line.
As únicas conexões de rede feitas pelo ReciPro são downloads opcionais iniciados pelo usuário, e nenhum deles envia seus dados:
- Verificar atualizações (comando de menu): compara a versão instalada com a última versão publicada no GitHub e, se você escolher, baixa o novo instalador da página oficial GitHub Releases.
- Base de dados COD (Crystallography Open Database): baixada no primeiro uso (~880 MB) a partir do espelho do autor no GitHub e depois utilizada off-line.
- Biblioteca Intel MKL (aceleração opcional): baixada (~55 MB) do nuget.org apenas se você ativar a opção Use MKL, para acelerar os cálculos de difração dinâmica.
A base de dados AMCSD incluída e todos os recursos principais funcionam inteiramente off-line.
- Manual on-line (inglês / japonês): https://seto77.github.io/ReciPro/pt/
- Versão em japonês: https://yseto.net/soft/recipro
- AMCSD (American Mineralogist Crystal Structure Database): mais de 21.000 estruturas cristalinas integradas e disponíveis imediatamente após a instalação.
- A base de dados é altamente compactada (~5 MB) e incluída no arquivo de instalação, portanto está disponível em ambientes off-line.
- É possível pesquisar cristais por nome, composição química, parâmetros de rede, densidade, simetria e elementos presentes.
- Referência: Downs & Hall-Wallace, 2003, American Mineralogist 88, 247-250
- COD (Crystallography Open Database): também estão disponíveis cerca de 525.000 estruturas cristalinas, incluindo cristais orgânicos.
- Baixada automaticamente no primeiro uso (~880 MB) e disponível off-line em seguida.
- Referências: Gražulis et al., 2009, J. Appl. Cryst. 42, 726-729; Gražulis et al., 2012, Nucleic Acids Res. 40, D420-D427
- Importação/exportação de arquivos nos formatos CIF e AMC.
- São suportadas 530 notações de grupos espaciais: 230 configurações padrão das ITA + 300 configurações de eixos não padronizadas.
- Condições gerais (regras de extinção), posições de Wyckoff e multiplicidades de todos os grupos espaciais.
- Cálculo geométrico da periodicidade e/ou dos ângulos entre planos e/ou eixos.
- Geração de posições atômicas equivalentes.
- Conversão simples entre configurações de eixos não padronizadas (por exemplo, de Pbnm para Pnma) e deslocamentos de origem.
- Comprimento de onda/energia dos raios X característicos de 1H a 98Cf.
- Fatores de espalhamento atômico para raios X, elétrons e nêutrons.
- Visualização 3D de estruturas cristalinas usando a arquitetura OpenGL (GLSL).
- Desenha átomos, ligações, poliedros de coordenação, células unitárias, planos reticulares, superfícies de contorno e rótulos de legenda.
- Mesmo estruturas complexas com dezenas de milhares de átomos são desenhadas suavemente em tempo real.
- As cores e os tamanhos padrão dos átomos são compatíveis com o VESTA.
- O intervalo de desenho pode ser definido por múltiplos da célula unitária ou por índices de plano cristalino e distância ao centro.
- Hábitos cristalinos arbitrários podem ser representados colorindo as faces de contorno.
- Qualquer plano reticular pode ser exibido, o que ajuda iniciantes a compreender o conceito de plano reticular nos fenômenos de difração.
- Rotação, deslocamento e zoom são controlados livremente com o mouse.
- Ao clicar em um átomo, são exibidas as distâncias e os ângulos de ligação com os átomos vizinhos.
- O estado de rotação é imediatamente refletido nas demais janelas funcionais (projeção estereográfica, simulador de difração etc.).
- O codificador de vídeo integrado (Windows Media Foundation) pode gerar vídeos de animação de rotação (MP4 H.264/H.265) para apresentações.
- Representa planos e eixos cristalinos em uma projeção estereográfica.
- São suportadas tanto a projeção equiangular (rede de Wulff) quanto a equiareal (rede de Schmidt), com linhas de latitude e longitude.
- Os índices podem ser especificados por intervalo numérico ou por valores específicos.
- Círculos máximos podem ser exibidos especificando eixos de zona.
- Os objetos desenhados podem ser salvos ou copiados em formato vetorial para edição posterior sem perda de resolução.
- Visualização 3D da geometria da projeção estereográfica para fins didáticos.
-
Simula padrões de difração de monocristal para fontes de raios X, elétrons e nêutrons.
- A energia cinética do feixe incidente pode ser configurada livremente.
- As energias dos raios X característicos de 1H a 98Cf estão integradas.
- O intervalo representado é definido pela resolução da imagem (tamanho do pixel) e pelo comprimento de câmara.
- Também há suporte para geometrias com detector inclinado.
- É possível sobrepor imagens obtidas experimentalmente.
- A rotação do cristal (condição de difração) pode ser controlada e é sincronizada imediatamente com as demais janelas.
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Difração policristalina: simulação de anéis de Debye considerando uma amostra policristalina.
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Câmara de precessão (raios X): simulação de padrões de câmara de precessão da zona de Laue de ordem zero.
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Câmara de Laue por retrorreflexão (raios X): simulação de padrões de Laue por retrorreflexão.
- Disponível para todas as fontes (raios X, elétrons, nêutrons).
- As intensidades de difração são estimadas a partir do quadrado do módulo do fator de estrutura cristalina e do erro de excitação.
- Os efeitos do fator de Debye-Waller sobre as intensidades de difração estão incorporados.
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Baseada no método das ondas de Bloch (Bethe, 1928), que permite orientações cristalinas flexíveis, sem restrição a eixos de zona de baixos índices.
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Há duas abordagens de cálculo disponíveis:
- Método de autovalores de Bethe: diagonalização matricial para obter autovalores/autovetores dos autoestados de Bloch. Adequado quando se varia a espessura da amostra.
- Método da matriz de espalhamento: cálculo direto de exponenciais de matrizes pelo método de escalonamento e elevação ao quadrado com aproximação de Padé. Adequado para cálculos rápidos com uma única espessura.
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O algoritmo mais rápido e a melhor biblioteca matemática (Eigen, Intel MKL ou Math.NET) são selecionados automaticamente.
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O potencial de absorção do espalhamento difuso térmico (TDS) é calculado analiticamente para garantir alto desempenho.
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SAED (difração de elétrons de área selecionada): simulação de difração de elétrons com feixe paralelo, incluindo efeitos de espalhamento dinâmico.
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PED (difração de elétrons por precessão): simula padrões PED a partir do ângulo de precessão e da resolução angular azimutal. Útil para análise de estruturas cristalinas e otimização de condições PED quase cinemáticas.
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CBED (difração de elétrons de feixe convergente): simula padrões CBED com semiângulo de convergência e número de divisões definidos pelo usuário. Há suporte para simulação ao longo da espessura, para determinação da espessura da amostra.
- Padrões CBED com média de posição (PACBED).
- Simulação CBED de grande ângulo (LA-CBED).
- Simulação de imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução no mesmo arcabouço teórico das ondas de Bloch.
- Os parâmetros ópticos (tensão de aceleração, coeficiente de aberração esférica, valor de desfoco, espessura da amostra etc.) são definidos pela interface gráfica.
- Predefinições típicas de parâmetros ópticos de MET estão integradas e podem ser chamadas com o botão direito.
- Dois modelos de formação de imagem para coerência parcial:
- Teoria linear de transferência de contraste: menor custo computacional; adequada para amostras finas que satisfazem a aproximação de objeto de fase fraca.
- Teoria não linear de transferência de contraste (modelo TCC): baseada no coeficiente cruzado de transmissão de primeira ordem (Ishizuka, 1980); confiável mesmo para amostras mais espessas e materiais de número atômico elevado.
- A função de transferência de contraste com funções envelope pode ser representada graficamente.
- Séries de imagens espessura-desfoco podem ser calculadas simultaneamente.
- Em condições padrão, o cálculo normalmente termina em menos de 1 segundo.
- Simulação de imagens de microscopia eletrônica de transmissão por varredura.
- Modos de imagem de campo claro (BF), campo escuro anular (ADF) e campo escuro anular de alto ângulo (HAADF).
- O feixe convergente é tratado como superposição de muitas ondas planas, com cálculo preciso das sobreposições.
- Os elétrons espalhados inelasticamente são calculados com o modelo de potencial absortivo.
- Séries de imagens espessura-desfoco podem ser geradas.
- Indexação semiautomática de pontos de difração em padrões SAED experimentais.
- Spot ID v1: busca eixos de zona a partir da configuração geométrica (distâncias e ângulos) dos pontos de difração. Permite a análise simultânea de 2 a 3 imagens.
- Spot ID v2: importa diretamente imagens de padrões SAED.
- Suporta formatos de imagem comuns: TIFF (.tif), Digital Micrograph 3/4 (.dm3, .dm4), entre outros.
- Detecção e ajuste automáticos dos pontos de difração com funções pseudo-Voigt 2D.
- Busca exaustiva de orientações cristalinas compatíveis com o arranjo dos vetores da rede recíproca.
- Determinação precisa mesmo de eixos de zona de ordem elevada.
- Relaciona os ângulos de Euler do ReciPro ao goniômetro do laboratório.
- Informa como o goniômetro deve ser girado para obter a orientação cristalina desejada (por exemplo, um eixo de zona de baixos índices).
- Suporta definições arbitrárias de goniômetro.
- Macros com sintaxe Python para automatizar tarefas.
- Exemplo: girar um cristal em passos de 1° e salvar os padrões de difração ou as imagens STEM em cada passo.
- As funções específicas do ReciPro estão disponíveis no espaço de nomes "ReciPro".
- Há exemplos de uso no manual.
- Simulador de alcance eletrônico: simulação de Monte Carlo do alcance de elétrons em materiais.
- EBSD (difração de elétrons retroespalhados): em desenvolvimento.
- Escrito em C++, C# e OpenGL Shading Language (GLSL).
- Paralelização com múltiplas threads para cálculos de alto desempenho em CPUs modernas com muitos núcleos.
- Todas as janelas funcionais são atualizadas de forma sincronizada e em tempo real quando a orientação do cristal muda.
- Usa um sistema de coordenadas cartesianas destrógiro (X: direita, Y: cima, Z: frente) com a convenção de ângulos de Euler Z–X–Z.
- As definições de coordenadas são compatíveis com o software de EBSD da Thermo Fisher Scientific.
- Artigo de software revisado por pares: Seto, Y. & Ohtsuka, M. (2022), Journal of Applied Crystallography, 55, 397-410.
- Artigos que o citam: artigos citantes no Google Scholar.
- Repercussão do artigo: detalhes no Altmetric.
| Indicador | Valor principal |
|---|---|
| Downloads totais no GitHub | mais de 27.000 downloads |
| Citações no Google Scholar | mais de 170 citações |
| Citações no Dimensions | mais de 160 citações |
| Leitores no Mendeley | mais de 90 leitores |
