GRRM実習

IQCE客員研究員 渡邊 啓正

<watanabeh@iqce.jp>

2016/07/11 GRRMチュートリアル2016 1

目次

• GRRMを使ってどういう結果が得られるか 実際に見てみましょう

1. GRRM：グローバル反応経路マッピング

2. 2PSHS：二点間法による遷移構造（TS）最適化

3. SCW：二点間中間体（EQ）の探索

4. MC-AFIR：人工力誘起反応法を用いた探索

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実習環境にブラウザでアクセス

http://bit.ly/IBznwf

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※ ログイン用ユーザ名・パスワードは別紙参照 ※ Google Chrome または Mozilla Firefox をお使い下さい

Job List画面を開く

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Job Listをクリック

Job List画面

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列の意味 Job ID 計算ジョブに割り当てられた一意な整数値 User 計算ジョブを投入したユーザ

Status 計算ジョブの状態 PEND: 実行待ち / RUN: 実行中 / EXIT: 終了

Job Name 計算ジョブのインプットファイル名 重複があれば、何個目かが括弧内に表示される

CPUs 計算ジョブに要求したCPUコア総数 RunTime 計算ジョブに要した時間（hh:mm:ss） Submitted 計算ジョブが投入された日時 Started 計算ジョブが実行開始した日時 Exited 計算ジョブが終了した日時

Job Control 計算ジョブを制御するボタン : 一時停止 / : 再開 : 再実行 / : 停止 / : 削除

Analysis

計算結果を処理するボタン : 計算結果をVisomin向けに内部変換する : 見つかった構造の全体的な情報を一覧する : グローバル反応経路マップを表示する : エネルギー準位図を表示する

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GRRM_で始まるジョブデータを開く

• Job Name列がリンクになっているのでクリック

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GRRM計算の入力の例

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GRRM計算、理論＝B3LYP、基底関数系＝6-31G* 電荷0、スピン多重度1 分子構造（GRRM計算の初期構造） オプション

Method/Basis Set or Custom…

• 「理論/基底関数系」の書式で文字列指定します

• 例えば「HF/6-31G」など

• 量子化学計算ソフトにそのまま受け渡されます

• Gaussian09が対応しているもの一覧：http://www.gaussian.com/g_tech/g_ur/m_basis_sets.htm

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Charge, Spin Multiplicity

• Charge

–分子に対する電荷を指定します

• Spin Multiplicity

–スピン多重度を指定します

• Gaussianと同じ考え方で指定してください

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Atom Coordinates

• 系の原子の元素記号、３次元直交座標、 分子識別番号を原子毎に1行ずつ入力します

• 分子識別番号（オプショナル）・・・1スタートの整数

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2PSHS計算の入力の例

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生成物 （こちらを超球面の中心として 超球面を縮小しながら探索する）

反応物

順 番 を そ ろ え る

SCW計算の入力の例

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生成物 （こちらを超球面の中心として 超球面を縮小しながら探索する）

反応物

MC-AFIR計算の入力の例

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分子識別番号

γ = 200×s [kJ/mol] から 200 [kJ/mol] に徐々に増加 （s = 0～1の乱数）

50回継続してAFIR経路として新しい経路が 得られなければランダムな探索を終了

計算結果の解析メニュー

• Job Listページにて

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見つかった構造の 全体的な情報を一覧する

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Name

構造の名前。EQはAbsolute Energyが一番低いものから順に0スタートで番号が振られます。TS・UDC・DDCは、グローバル

反応経路マップ上で隣接する構造の番号が低いものから順に0スタートで番号が振られます。同一の構造に隣接する場合はAbsolute Energyが低い方から番号が振られます。

Relative Energy EQ0からの相対的なポテンシャルエネルギー差（kJ/mol単位） Absolute Energy GRRM計算で求まったポテンシャルエネルギー値（a.u.単位） Symmetry 構造の対称性 Neighbors 反応経路マップ上で隣接する構造の名前

グローバル反応経路マップを 表示する

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EQ（Equilibrium）

TS（Transition state）

UDC（Upward Dissociation Channel）

DDC（Downward Dissociation Channel）

グローバル反応経路マップでの操作

• 初期状態： – EQ0を中心として、 最大2ホップ先の範囲まで表示

• ホップ数が同じ分子構造が 複数存在する場合 – 同心円上に、エネルギーの低い順から時計回りに配置

• マウスをクリックしたまま ドラッグすると3D回転 – EQ0からのポテンシャルエネルギー差が、初期表示での各丸の「奥行き（高さ）」

– グレーの水平面はEQ0の高さ

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分子構造の3D表示

• EQの丸をクリック

• 分子構造の名前と、EQ0からのポテンシャルエネルギー差（kJ/mol単位）も表示されます

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ポテンシャルエネルギーグラフ

• TS（またはUDC）の丸をクリック

• 隣接する分子構造と、 反応経路上の ポテンシャル エネルギーグラフ

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をクリックするとアニメ再生

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エネルギー準位図を表示する

• EQ・TSが 表示されます –初期状態では

UDC・DDCは 隠されています （⇒[Show DC]）

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拡大縮小はマウスホイールで

• ホイール上下

–縦軸方向の拡大縮小

• クリックしたまま 上下にドラッグ

–縦軸方向にスライド できます

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分子構造の3D表示

• EQまたはUDC・DDCを クリック

• [Save as PNG]

–表示されている 3D分子絵を.pngで保存

• [Make Input]

–その分子構造を入力 としたNew Job画面へ

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ポテンシャルエネルギーグラフと 3D分子構造アニメーション

• TSをクリック

• 3D分子構造は マウスのドラッグ操作 で回転、ホイール 上下操作で拡大縮小

• [.log]⇒GaussViewで 表示できるIRCログ をダウンロード可能

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GaussViewでのIRC Plot例

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その他、画面内のボタン

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Refresh 画面をリロードします White and Black / Colorful

白黒表示 /カラフル表示を切り替えます （既定値：カラフル表示）

Show DC / Hide DC UDC ・DDCの表示 /非表示を切り替えます （既定値：非表示）

Save as PNG エネルギー準位図をPNG画像として保存します

Save in High Resolution (300dpi)

EPS エネルギー準位図をEPS形式で保存します（LaTeX向き）

PS PS形式で保存します（LaTeX向き） PDF PDF形式で保存します（LaTeX向き） PNG PNG形式で保存します（ポスター向き） SVG SVG形式で保存します（デザイン向き）

ログアウト

• 画面右上の[Log Out]をクリック

–ブラウザを閉じるだけでも同じ効果があります

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GRRMで達成できたこと

• GRRM

– H3C2N の EQ 19 個、TS 75 個、DC 42 個 が自動探索された

• 2PSHS – 初期配座などの前提を使わずにTSを導出できた

• 事例：Diels-Alder反応

• SCW – 連鎖反応にも対応した2点間EQ(s)探索

• 始点・終点の間に絞って無駄なく探索できた

• AFIR – A+B解離状態を起点に探索できた

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