講師取締役千田範夫シニアコンサルタント竹内宗孝の事業内容 Winmostar の開発販売科学技術計算コードの並列化高速化およびカスタム開発計算化学コンサル etc 2

(1)

Winmostar™を使った定期講習会

2015年9月2日

株式会社クロスアビリティ

question@winmostar.com

(2)

• 講師

取締役千田範夫

シニアコンサルタント竹内宗孝

• の事業内容

– Winmostar™の開発、販売

– 科学技術計算コードの並列化・高速化、およ

びカスタム開発、計算化学コンサル etc

2 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(3)

計算ソルバー

解析結果

・分子構造

・電子状態

・エネルギー変化

初期座標作成

MOPAC6、MOPAC7

CNDO/S

UV-VIS計算ソル

バー内臓

Gaussian、GAMESS

、

Gromacs、LAMMPS

とのインターフェイス

分子モデリング

Winmostar™とは？

GUI

赤字

青字

は分子軌道法(MO)ソルバー

は分子動力学法(MD)ソルバー

(4)

Winmostar™ V5 リリース

4 •無償版（機能制限）とトライアル版（フル機能）

•Gromacs, LAMMPS対応（MDオプション）

•配座解析

•NWChem対応

•ジョブ投入機能の改善

•１回／月のアップデート版配布（無料）による機

能追加と不具合修正

http://winmostar.com/jp/rev_history_jp.html

(5)

(6)

11 Oct 2011

Winmostar

計算ソルバー

初期構造の作成

分子軌道法計算

AM1 EF PRECISE GNORM=0.05 NOINTER GRAPHF Winmostar

O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 H 1.1 1 0 0 0 0 1 0 0 H 0.96 1 101.7031 1 0 0 1 2 0

AM1 EF PRECISE GNORM=0.05 NOINTER GRAPHF Winmostar

ATOM CHEMICAL BOND LENGTH BOND ANGLE TWIST ANGLE NUMBER SYMBOL (ANGSTROMS) (DEGREES) (DEGREES)

(I) NA:I NB:NA:I NC:NB:NA:I NA NB NC 1 O 2 H 1.10000 * 1 3 H .96000 * 101.70310 * 1 2 CARTESIAN COORDINATES NO. ATOM X Y Z 1 O .0000 .0000 .0000 2 H 1.1000 .0000 .0000 3 H -.1947 .9400 .0000

H: (AM1): M.J.S. DEWAR ET AL, J. AM. CHEM. SOC. 107 3902-3909 (1985) O: (AM1): M.J.S. DEWAR ET AL, J. AM. CHEM. SOC. 107 3902-3909 (1985)

Winmostar

_{計算結果の表示}

6 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(7)

Winmostar

MOPAC

初期構造の作成

Gaussian

_GAMESS

AM1 EF PRECISE GNORM=0.05 NOINTER GRAPHF Winmostar C 0.561887 1 0.141227 1 -0.051262 1 C 2.055686 1 0.141227 1 -0.051262 1 C -0.135677 1 1.349351 1 -0.051262 1 C -0.135603 1 -1.066940 1 -0.051276 1 C -1.530648 1 -1.067030 1 -0.051881 1 C -1.530727 1 1.349289 1 -0.050688 1 C -2.228212 1 0.141107 1 -0.052122 1 H 0.414293 1 -2.019246 1 -0.051741 1 H -2.080528 1 -2.019339 1 -0.052320 1 H 0.414097 1 2.301723 1 -0.051189 1 H -2.080658 1 2.301573 1 -0.050570 1 H -3.327879 1 0.141170 1 -0.052347 1 C 2.772294 1 -0.907074 1 0.330290 1 H 2.512201 1 1.079818 1 -0.392969 1 H 2.315591 1 -1.845660 1 0.671929 1 H 3.870577 1 -0.907139 1 0.330287 1 %nproc=1 !%chk=temp

# hf/sto-3g opt pop=full gfprint Winmostar 0 1 C 0.561887 0.141227 -0.051262 C 2.055686 0.141227 -0.051262 C -0.135677 1.349351 -0.051262 C -0.135603 -1.066940 -0.051276 C -1.530648 -1.067030 -0.051881 C -1.530727 1.349289 -0.050688 C -2.228212 0.141107 -0.052122 H 0.414293 -2.019246 -0.051741 H -2.080528 -2.019339 -0.052320 H 0.414097 2.301723 -0.051189 H -2.080658 2.301573 -0.050570 H -3.327879 0.141170 -0.052347 C 2.772294 -0.907074 0.330290 H 2.512201 1.079818 -0.392969 H 2.315591 -1.845660 0.671929 H 3.870577 -0.907139 0.330287

$CONTRL SCFTYP=RHF RUNTYP=OPTIMIZE COORD=CART MAXIT=200 NZVAR=0 $END

$SYSTEM TIMLIM=600000 MWORDS=10 $END $STATPT NSTEP=100 OPTTOL=0.0001 $END $SCF DIRSCF=.T. DAMP=.T. $END

$BASIS GBASIS=STO NGAUSS=3 $END $GUESS GUESS=HUCKEL $END

$DATA WINMOSTAR C1 C 6.0 0.561887 0.141227 -0.051262 C 6.0 2.055686 0.141227 -0.051262 C 6.0 -0.135677 1.349351 -0.051262 C 6.0 -0.135603 -1.066940 -0.051276 C 6.0 -1.530648 -1.067030 -0.051881 C 6.0 -1.530727 1.349289 -0.050688 C 6.0 -2.228212 0.141107 -0.052122 H 1.0 0.414293 -2.019246 -0.051741 H 1.0 -2.080528 -2.019339 -0.052320 H 1.0 0.414097 2.301723 -0.051189 H 1.0 -2.080658 2.301573 -0.050570 H 1.0 -3.327879 0.141170 -0.052347 C 6.0 2.772294 -0.907074 0.330290 H 1.0 2.512201 1.079818 -0.392969 H 1.0 2.315591 -1.845660 0.671929 H 1.0 3.870577 -0.907139 0.330287 $END

(8)

11 Oct 2011

Winmostar

MOPAC

最適化構造等の表示

Gaussian

_GAMESS

FINAL GEOMETRY OBTAINED AM1 EF PRECISE GNORM=0.05 NOINTER GRAPHF Winmostar C .0000000 0 .000000 0 .000000 0 C 1.4552137 1 .000000 0 .000000 0 C 1.4043771 1 119.209930 1 .000000 0 C 1.4019990 1 121.880034 1 179.576125 1 C 1.3936384 1 120.443866 1 -.335148 1 C 1.3923264 1 120.477867 1 .480808 1 C 1.3942141 1 120.230379 1 .010944 1 H 1.1002215 1 119.853105 1 179.306624 1 H 1.0999210 1 119.785613 1 179.958313 1 H 1.1002815 1 119.635040 1 -.134566 1 H 1.0999133 1 119.861618 1 179.741190 1 H 1.0995030 1 120.141006 1 -179.925182 1 C 1.3341522 1 125.297409 1 160.018598 1 H 1.1054206 1 114.610516 1 -179.324700 1 H 1.0975165 1 123.339385 1 -.197072 1 H 1.0978945 1 121.733960 1 -179.650824 1 Standard orientation: ---Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) Number Number Type X Y Z ---1 6 0 0.503998 -0.220272 -0.000---126 2 6 0 1.969356 -0.528761 -0.000148 3 6 0 -0.409027 -1.275771 0.000021 4 6 0 0.006287 1.083702 -0.000117 5 6 0 -1.357523 1.320837 -0.000050 6 6 0 -1.773405 -1.039451 0.000060 7 6 0 -2.252633 0.261201 0.000096 8 1 0 0.688368 1.922773 -0.000214 9 1 0 -1.725120 2.339146 -0.000080 10 1 0 -0.041377 -2.293995 0.000056 11 1 0 -2.464726 -1.872562 0.000154 12 1 0 -3.318658 0.449294 0.000191 13 6 0 2.957529 0.336353 0.000201 14 1 0 2.199453 -1.588481 -0.000404 15 1 0 2.806108 1.406081 0.000556 16 1 0 3.988459 0.010719 0.000125

COORDINATES OF ALL ATOMS ARE (ANGS)

ATOM CHARGE X Y Z ---C 6.0 0.5192336834 0.2063122607 -0.0365509945 C 6.0 1.9852351726 0.5113959093 -0.0656224857 C 6.0 -0.3926593473 1.2621966129 -0.0061700146 C 6.0 0.0217341044 -1.0975158112 -0.0375568067 C 6.0 -1.3417475648 -1.3346889435 -0.0031120813 C 6.0 -1.7564670302 1.0257329164 0.0317447881 C 6.0 -2.2358642967 -0.2749589887 0.0340757328 H 1.0 0.7042021192 -1.9357036635 -0.0717821413 H 1.0 -1.7097666779 -2.3528441695 -0.0066767244 H 1.0 -0.0246950089 2.2803076533 -0.0093118106 H 1.0 -2.4473670151 1.8587501861 0.0589936709 H 1.0 -3.3015376345 -0.4628730378 0.0621691208 C 6.0 2.9673869516 -0.3422113142 0.1113764396 H 1.0 2.2200575156 1.5558636530 -0.2388379420 H 1.0 2.8068999317 -1.3936009373 0.3018845070 H 1.0 4.0005119978 -0.0252610549 0.0787809767

8 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(9)

有償

無償

MOLDEN

MOLEKEL

Ghemical

GaussView

Spartan

Gabedit

Avogadro

ChemCrat

SIGRESS

Winmostar™

（無償版あり）

HyperChem

Facio

Chem3D

(10)

主要なスペクトル計算

MOPAC6

Gaussian

(03,09)

GAMESS

(2010)

UV/VIS

IR

NMR

CNDO/Sで計算

TDDFT等

Winmostar

10 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(11)

fluorene

caffeine

isooctane

(12)

Winmostar

MOPAC AM1 ESP2/Surface

ESP

ESP2（点電荷から）

ESP2/ Surface

静電ポテンシャルマップ

Surface=(VDW/r)

6

(13)

SMILES入力（Balloon）

C1CCCCC1

CCO

ChemDrawの

Edit→Copy As →SMILES

Wikipediaの

アビガン錠

(14)

14 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(15)

Winmostarによる（簡易）配座探索

Balloonの

距離幾何学法(distance geometry)と

遺伝的アルゴリズム(genetic algorithm)を利用

力場はMMFF94

-v 1 -c 10 --noGA -i 300 --randomSeed 51277

距離幾何学法で10個の配座を発生して構造最適化

1個の最安定構造を選択

-v 1 -b -k -c 100 --full -R 0.25 --nGene 20 --random 51277

遺伝的アルゴリズムで構造発生

4個の安定構造を選択

-v 1 -c 25 --noGA -i 300 --randomSeed 51277

距離幾何学法で4x25個の配座を発生して構造最適化

エネルギー順に並び変え

(16)

構造物性相関の識別子

Ovality（卵形度）＝表面積の比

アスペクト比＝長軸と短軸の比

1.43 L/D=4.22

1.27

16 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(17)

イオン液体の構造と物性相関

山本博志

旭硝子（株）中央研究所

(18)

Winmostar(CNDO/S)//PM3

300

400

500

300

400

500

600

700 最大吸収波長実測値（nm）

計算値

（nm）

紫外・可視吸収スペクトル予測

18 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(19)

０．拡張子の表示

１．分子情報

２．編集／変更／距離、角度、二面角

３．部分、、、

４．最近使ったファイル

５．ドラッグ＆ドロップ

６．部品登録、２分子結合、２画面

意外に知られていない機能

７．３Ｄ、Preferrences

８．直接編集

９．プレゼン用（Mark,色変更、表示選択）

１０．Job Manager

１１．gifアニメーション

１２．重ね合わせ

１３．ChemDrawのmol形式読込み

Win7 ﾌｧｲﾙｴｸｽﾌﾟﾛｰﾗ→ﾂｰﾙ→ﾌｫﾙﾀﾞｰｵﾌﾟｼｮﾝ→表示

Win8 ﾌｧｲﾙｴｸｽﾌﾟﾛｰﾗ→表示→ﾌｧｲﾙ名拡張子）

(20)

Gaussian等計算ジョブ投入可能

SSH

Linuxクラスター

FOCUS

TSUBAME

京？

LSF,PBS,SLURM

SGE,NQS,ShareTask等

Gaussian,GAMESS,NWChem

Gromacs

計算ジョブ投入

計算結果

20 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(21)

Winmostar

ジョブ投入機能

Winmostar

WinSCPでデータ転送

WinSCPで結果ファイル受信

Putty(Teraterm)でジョブ投入

vi script.sh

qsub script.sh

(22)

良くある計算手順

(1) Winmostarでモデリング

(2) 構造最適化

(3) 最適化構造での赤外、UV-VIS、NMR計算

(4) Winmostarで可視化

22 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(23)

構造最適化

<styrene.inp>

$CONTRL SCFTYP=RHF

RUNTYP=OPTIMIZE

COORD=CART

MAXIT=200 NZVAR=42 $END

$SYSTEM TIMLIM=600000 MWORDS=10 $END

$STATPT NSTEP=100 OPTTOL=0.0001 $END

$SCF DIRSCF=.T. DAMP=.T. $END

$BASIS GBASIS=STO NGAUSS=3 $END

$GUESS GUESS=HUCKEL $END

$ZMAT DLC=.T. AUTO=.T. $END

$DATA

WINMOSTAR

C1

C 6.0 0.561887 0.141227 -0.051262

C 6.0 2.055687 0.141227 -0.051262

C 6.0 -0.135677 1.349351 -0.051262

…

振動解析

<styrene_hes.inp>

$CONTRL SCFTYP=RHF

RUNTYP=HESSIAN

COORD=CART

MAXIT=200 NZVAR=0 $END

$SYSTEM TIMLIM=600000 MWORDS=10 $END

$STATPT NSTEP=100 OPTTOL=0.0001 $END

$SCF DIRSCF=.T. DAMP=.T. $END

$BASIS GBASIS=STO NGAUSS=3 $END

$GUESS GUESS=HUCKEL $END

$DATA

WINMOSTAR

C1

C 6.0 -0.523554 -0.218644 0.000977

C 6.0 -1.987778 -0.532346 0.004351

C 6.0 0.393274 -1.270776 0.003526

…

TDDFT

<et_tddft.inp>

$CONTRL SCFTYP=RHF

DFTTYP=BLYP TDDFT=EXCITE

COORD=CART MAXIT=200 NZVAR=0 $END

$SYSTEM TIMLIM=600 MWORDS=10 $END

$TDDFT NSTATE=3 MULT=1 $END

$STATPT NSTEP=100 OPTTOL=0.0001 $END

$BASIS GBASIS=N31 NGAUSS=6 NDFUNC=1 $END

$SCF DIRSCF=.T. DAMP=.T. $END

$GUESS GUESS=HUCKEL $END

$DATA

WINMOSTAR

C1

C 6.0 0.351318 -0.565177 0.000000

H 1.0 1.438790 -0.565177 0.000000

C 6.0 -0.351318 0.565177 0.000000

(24)

24 Animation[import]

MO,UV,Charge,Dipole,NMR[import]

Hessian,Raman

24 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(25)

NMRスペクトル

計算時間(i5-3210M 2.50GHz)

G03(GIAO)

：100 sec(1.67min)

NWChem(GIAO)：579 sec(9.7min)

(26)

【GAMESS実習】振動数計算、赤外吸収スペクトル

26 • RUNTYP=Hessian

• スチレンで実習します

• exam17/18/21/27/36/42/43.inp

(27)

【GAMESS実習】振動数計算、ラマン吸収スペクトル

(28)

【 GAMESS実習】

紫外・可視吸収スペクトル、励起状態計算(TDDFT)

28 • $CONTRL TDDFT=EXCITE $END, $TDDFT - $END

• スチレンで実習します

• exam39/41.inp

(29)

(30)

30 Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

(31)

量子化学計算でわかること

1) 分子の最適構造

・非経験分子軌道計算：～200原子程度の分子の

最安定状態

・半経験分子軌道計算（MOPAC）：～1000原子程

度のタンパク質の構造最適化が可能

・異性体間やコンフォメーション間のエネルギー差

・溶媒効果

3) 反応解析

・遷移状態の分子構造

・活性化エネルギー

・反応座標（IRC) 上での構造やエネルギー

変化

・置換基効果

・活性化エネルギーに及ぼす溶媒効果

2) 反応性評価

・電荷分布

・フロンティア軌道

フロンティア軌道の形

軌道の係数

軌道エネルギー

4) スペクトル実験との対応

・可視・ＵＶ（TD-DFT法）

・赤外吸収、ラマン散乱（振動解析）

・ＮＭＲの化学シフト（GIAO法）

(32)

GAMESS/Firefly

*

_参考文献

32 GAMESS

Homepage (Gordon Group)

http://www.msg.chem.iastate.edu/gamess/

Google Group ; gamess

Firefly

Homepage

http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/

* previously “PC GAMESS”

GAMESSの事例毎に入力ファイル例が載っており、理

論の説明もあります。

※ 2006年出版のため少し内容が古めです。

※

2015年３月に新版が出版されていますがGamess

に関する情報が非常に少なくなりました。

(33)

GAMESSの特長

• ポリマー/タンパク系計算

– フラグメント分子軌道法(FMO) ：タンパクの全電子状態計算を

モノマー，ダイマーまたはトリマーで分割して全体を評価

• フラグメント間の相互作用エネルギーと内訳がわかる ※FMO2

– DC法（早大中井教授）

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/8/1/8_H2027/_pdf

– Elongation法（九大青木教授）

http://aoki.cube.kyushu-u.ac.jp/contents/JST_project/JST_top.html

• 励起状態計算

– スピン軌道カップリング定数の計算が重原子まで可能

• その他

– VSCF（非調和振動解析）が可能

– DRC（第一原理分子動力学法）が可能？

– RI-MP2によるMP2の高速計算が可能 ※時間はHFの１割増

(34)

Fireflyの特長

34 • 様々なOSに対応している。

• 非常に高速である。

– GAMESSよりも、Gaussianよりも速い（？）

• GAMESSと（ほぼ）同じ入力ファイルが使える

– GAMESSと併用するとGaussianの有する機能は、

ほとんどがカバーできる

• 無料で使用できる（フリー）

• 配布権はProf. Alexanderが持っている

(35)

量子化学計算の注意点

– 初期分子構造

• これがダメなら構造最適化が収束しない。また計算結果も信用で

きない。

• 公共DB、論文検索（Scifinderなど）、分子力場計算や低レベル基

底によるプレ最適化実行、骨格のみの最適化（末端はプロトンで

置換など）により初期構造を作成。

– 初期分子軌道

• datファイルの$VEC - $ENDを入力ファイルの$DATA - $END以下にコ

ピーし、入力ファイルにGUESS=MOREADと書くことで計算途中の構

造、分子軌道係数などを再利用してリスタート

– 基礎知識（計算理論／基底関数、計算手法など）

• HFは電子相関をあらわに考慮していない。Pure DFT (BLYP etc.)は

vdwが考慮できない、定量的議論を行うには6-31G以上の基底が

必要、など

(36)

MDソルバーGromacsの特徴

36

• Gromacsのライセンス



GNU General Public License ※ フリーとお考えください

http://www.gromacs.org/About_Gromacs

• 最も高速な分子シミュレーションソフト



並列化だけでなく、GPGPU, FX10対応も進んでいる

• プリポスト（Viewerなど）が充実していない

Winmostar™を使えばGUIで簡単操作できる！

(37)

分子動力学ソフトウェアGromacs参考文献

※初学者用チュートリアル

http://cinjweb.umdnj.edu/~kerrigje/pdf_files/fwspidr_tutor.pdf

（英語）

http://qolo.sblo.jp/article/54266550.html

（日本語）

※

Justin’s tutorial（生体分子用）

http://www.bevanlab.biochem.vt.edu/Pages/Personal/justin/gmx-tutorials/index.html

※産総研・米谷氏のページ（液晶分子）

https://staff.aist.go.jp/makoto-yoneya/MDforKOUBUNSHI/

(38)

低分子MD(Gromacs)・必要ソフト

38 • CentOS 6.2 or Windows 7

– CentOSはRedHatのクローンOS

• Gromacs 5.0.4：分子動力学シミュレーション

• AmberTools 14.0： antechamberが含まれる

• openbabel： mol2などを生成

• acpype： topファイルを生成

以下のWinmostarの「Gromacs簡易インストール」から簡単設定！

http://winmostar.com/jp/gmx4wm_jp.html

(39)

Winmostar V5 ＭＤのオプションのGUI例

たんぱくのモデリング

Gromacs計算条件設定

acpypeでAM1-BCC電荷、GAFF及びOPLS-AA力場

を自動アサインします。

(40)

Gromacsの高速演算

40 • 分子シミュレーションはメモリよりも計算コア数が重要。

• MPI + OpenMPによる

ノード内並列計算（共有メモリ型）

• HDDをSSDにすることでディスクI/Oを高速化、GPGPUで

演算を高速化 etc.

• Linuxクラスタ上のGromacsにジョブ投入することでス

ケールアップを実現（「リモートジョブ投入機能」）

(41)

Gromacsを理解するためのチュートリアル

① Gromacs低分子操作チュートリアル

http://winmostar.com/jp/Gromacs_tutorial_1%28small_molecule%29V5.pdf

内容

I. はじめに（小分子系における力場について）

II. 水中のエタノール１分子（温度一定）

III. 水中に複数のNa

+

_とCl

-

_を含む系

① Gromacsの計算条件を設定し実行する。

② 系の温度、エネルギー変化を確認する。

③ トラジェクトリーを確認する。

④ 動径分布関数を計算する。

⑤ 平均二乗変位を計算し自己拡散係数を求める。

GromacsをWinmostar V5のGUIを使って操作するための各種チュートリアルが

（株）クロスアビリティのホームページ上にアップされています。

• Windows PCのローカル環境で実施可能

• GromacsのLinux版をインストール済であること。以下のリンクから簡単に設定可！

http://winmostar.com/jp/gmx4wm_jp.html

(42)

42 Stokes-Einsteinの式（無限希釈溶液）

r

_s

Stokes半径

s

r

f







s

B

r

f

T

k

T

k

D

₀







0

0 D

kT

eF

q





Stokesの式

Stokes-Einsteinの式



:粘度



摩擦抵抗

+q

拡散とイオン伝導の関係



₀

:モル伝導度

無限希釈溶液とは...

溶質－溶質

間相互作用が無い

_{→活量係数 = 1}

（理想溶液）

Nernst-Einsteinの式

D

₀

:拡散係数

ポーリングのイオン半径

O:1.40Å, Na:0.95Å, Cl:1.81Å, (Li:0.60Å)

(43)

Gromacsを理解するためのチュートリアル

② Gromacsタンパク用操作チュートリアル

http://winmostar.com/jp/Gromacs_tutorial_2%28Protein_in_water%29V5.pdf

題材：水中のタンパクのシミュレーション

内容：

I. PDBからタンパクの分子構造をダウンロードする

II. Winmostarを使って、計算可能な構造へ修正する～結晶水（酸素原子）を取り除く～

III. Gromacsを起動し、エネルギー極小化を実行する

IV. 得られた構造を用いて二段階の熱平衡計算（温度一定、温度・圧力一定）を実行する

V. 本計算（1 ナノ秒）を実行する。

VI. 計算結果を確認する（エネルギー変化、トラジェクトリ）。

VII. バックボーンのRMSD及び回転半径を計算する。

本チュートリアルは、Justin (Virginia Tech.)によるGROMACS Tutorial (Tutorial 1: Lysozyme in water)を参考に作成して

います。

http://www.bevanlab.biochem.vt.edu/Pages/Personal/justin/gmx-tutorials/

(44)

Gromacsを理解するためのチュートリアル

44 ③ Gromacsを用いた

ER法

による水和自由エネルギー計算チュートリアル

http://winmostar.com/jp/gmx-on-winmostar_tutorial3_free_energy-by-er.pdf

本チュートリアルの実施あたっては、PCのLinux環境(cygwin)に予めermodをビルドしておく

必要があります。

ermodのWiki:

http://sourceforge.net/projects/ermod/

第一部 ER法による溶媒和自由エネルギー計算について

I. ER法の概要

II. 全体処理フロー

III. ER法の表式

IV. 計算対象

V. 計算方法（MD計算）

第二部操作手順（チュートリアル）

I. Winmostar-GromacsによるMD計算

II. ermodを用いた溶媒和自由エネルギーの算出

III. 結果の評価

（追補）電荷変更による再計算

(45)

Gromacsを理解するためのチュートリアル

④ 混合溶媒系チュートリアル

（「溶媒として保存」機能を使用）

http://winmostar.com/jp/Gromacs_tutorial_4%28mix_solvents%29V5.pdf

題材：リチウム電池電解液として使われるPCとDMCの混合溶媒系

内容：

I. はじめに（「溶媒として保存」機能について）

II. PCとDMCの作成と登録

III. 混合溶媒系の作成とエネルギー極小化（最急降下法）計算の実行

IV. 温度一定（nvt）のMD計算による構造緩和

V. 温度・圧力一定（npt）MD計算による凝集化

VI. 温度・圧力一定（npt）MDの本計算

(46)

V5.015（8/6 リリース）の新機能

http://winmostar.com/jp/rev_history_jp.html

46

1. 周期境界折り返し表示を切り替えられるようにしました。 2. 結晶構築を追加しました。 3. MDオプションに『ポリマー作成ツール』を追加しました。 4. MDオプションに『界面作成ツール』を追加しました。 5. MDオプションに『分子を計算対象とする機能』と『積算配位数計算機能』を追加しました。 6. 第4周期以降の元素の結合判定長を一部修正しました。 7. MDのトラジェクトリ読み込みの3D表示でセルの大きさの変化を反映するようにしました。 8. cifファイル読み込み後に残基情報を作成して、GROファイル保存に使えるようにしました。 9. 電荷表示→Numericalの時に、原子番号を表示しない不具合を修正しました。 10. 部品置換、元素置換のコンボボックスを編集不可にしました。 11. 部分複製で複製方向が表示上のXYZになる不具合を修正しました。 12. PDBデータの編集操作の元に戻す／やり直しで、残基情報が再現されるようにしました。 13. Gaussianの出力読込で、第２テキストエリアがクリアされない不具合を修正しました。他

結晶構築

講師取締役千田範夫シニアコンサルタント竹内宗孝 の事業内容 Winmostar の開発 販売 科学技術計算コードの並列化 高速化 およびカスタム開発 計算化学コンサル etc 2

Winmostar™を使った定期講習会

2015年9月2日

株式会社クロスアビリティ

question@winmostar.com

• 講師

取締役 千田範夫

シニアコンサルタント 竹内宗孝

•

の事業内容

– Winmostar™の開発、販売

– 科学技術計算コードの並列化・高速化、およ

びカスタム開発、計算化学コンサル etc

2

Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

計算ソルバー

解析結果

・分子構造

・電子状態

・エネルギー変化

初期座標作成

MOPAC6、MOPAC7

CNDO/S

UV-VIS計算ソル

バー内臓

Gaussian、GAMESS

、

Gromacs、LAMMPS

とのインターフェイス

分子モデリング

Winmostar™とは？

GUI

赤字

青字

は分子軌道法(MO)ソルバー

は分子動力学法(MD)ソルバー

Winmostar™ V5 リリース

4

•無償版（機能制限）とトライアル版（フル機能）

•Gromacs, LAMMPS対応（MDオプション）

•配座解析

•NWChem対応

•ジョブ投入機能の改善

•１回／月のアップデート版配布（無料）による機

能追加と不具合修正

http://winmostar.com/jp/rev_history_jp.html

11 Oct 2011

Winmostar

計算ソルバー

初期構造の作成

分子軌道法計算

Winmostar

計算結果の表示

6

Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

Winmostar

MOPAC

初期構造の作成

Gaussian

GAMESS

11 Oct 2011

Winmostar

MOPAC

最適化構造等の表示

Gaussian

GAMESS

8

Copyright (C) 2008-2015 X-Ability Co.,Ltd. All rights reserved.

有償

無償

MOLDEN

MOLEKEL

Ghemical

GaussView

Spartan

Gabedit

Avogadro

ChemCrat

SIGRESS

Winmostar™

講師取締役千田範夫シニアコンサルタント竹内宗孝の事業内容 Winmostar の開発販売科学技術計算コードの並列化高速化およびカスタム開発計算化学コンサル etc 2

取締役千田範夫

シニアコンサルタント竹内宗孝

_{計算結果の表示}

_GAMESS

_GAMESS

山本博志