量子化学の予言性を利用して未知の化学を自動的に探索する世界初のプログラム。 東北大学で誕生し従来不可能とされていたことを次々実現し現在も進化を続けている純国産の先端的技術革新。
ポテンシャルの非調和下方歪み(ADD)を検知して化学反応の進行方向を見つけ出すADD-Followingアルゴリスムを搭載し、ポテンシャルエネルギー面上に存在する 安定平衡構造(EQ)、遷移状態構造(TS)、固有反応経路(IRC)および解離チャンネル(DC)を、Gaussian 03/09, Molproなどの量子化学計算プログラムと連携して、 自動的に探索します。
N原子系は3N-6次元のポテンシャルエネルギー 超曲面(PES)をもつ |
反応経路はPES上で非調和下方歪みADDが 大きくなる方向に沿う |
EQを中心に振動固有値でスケールした基準座標を用いたポテンシャル超球面をとり、超球面上の エネルギー極小点を超球面の大きさを変えながら追跡すると反応経路が求まる |
● 平衡構造探索 | SIRFO法とBFGS法による平衡構造最適化 |
● 遷移構造探索 | SIRFO法とBofillの方法による遷移構造の最適化 |
● IRCの追跡 | PageとMcIverの方法によるIRCのトレース |
● 1ステップTS探索 | 反応物と生成物の間の1ステップの反応経路のTSを探索 |
● 中間体探索 | 超球面縮小モードのSHS法により反応中間体を探索 |
● 励起状態反応解析 | Molproを使用し励起状態計算を行い、MSX(minimum energy points on seems of crossings)構造を探索 |
● Large ADD followingによる高速探索 | 低エネルギー領域の平衡構造、遷移構造を優先することで、探索時間を大幅に減らし(1/5~1/10以下)非常に効率的に重要な化学構造を探索 |
● QM&MM(ONIOM)法との連携 | ONIOM法などを利用して数百原子以上の大規模系の遷移構造・反応前駆体・反応中間体を、系統的かつ効率的に探索 |
● Microiteration法 | QM&MM法とMicroiteration法を併用して大幅に計算量を減少させ適用範囲を著しく拡大 |
CH3NO系のグローバル 反応経路マップ |
グリシン合成経路の探索 | アラニンD-L 変換経路の設計 |
C20クラスターの 多段階反応経路 |
キラル系の 立体選択性触媒 |
プロトン化水8量体 クラスターの構造転移 |
HPCシステムズが独自にフルスクラッチから開発。GRRMで求まったグローバル反応経路マップ情報を解釈し、Webベースでわかりやすく可視化。反応経路の分析を強力にバックアップします。
● グローバル反応経路マップの自動図示 | 円と線で遷移図を地理的に表示します |
● EQ・TS・DDC・UDCの3D表示 | 選択した分子構造をHTML5で3D表示します。ドラッグ操作で回転可能。 |
● エネルギープロファイルのグラフ表示 | 分子構造変化におけるEQ0からのエネルギー差をグラフ表示します。 |
● 分子構造変化の3Dアニメーション表示 | 分子構造変化の様子をHTML5で3D表示します。グラフの点を同期ハイライトします。 |
● ジョブ管理システムベースのGRRM計算ジョブ管理 | GRRM計算の実行をWebベースで管理できます。 |
グローバル反応経路マップの図示 |
EQ・TS・DDC・UDCの3D表示 |
ウィンドウ全体スクリーンショット |
エネルギープロファイルと同期した |