化学シミュレーション

1. 化学シミュレーション 同志社大学 コンピュータが開く未来社会2009/8/29 テンキューブ研究所　千田範夫

2. シミュレーション 流体 構造 化学（計算化学）

4. 20年前 現在

5. グリッド クラウド 並列クラスター計算機

6. ＜実験研究者と化学化学の壁＞ 実験研究者 ベンダー 計算化学の壁 赤外、UV-VIS、NMR 色、スペクトル 分子モデリング 分子軌道法プログラム Gaussian GAMESS MOPAC …, 合成法、収率、活性 分子構造、分子体積・表面積 分子力場法 配座解析 分子動力学 計算物理 溶解、強度、物性、相関 新薬、薬効、動態 コンサルティング 計算受託 高速計算 ジョブスケジューリング Linuxクラスター グリッド クラウド ジョブスケジューラ

7. Winmostar 初期構造の作成 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 MOPAC6 分子軌道法計算 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

8. ＜水：H2Oの計算＞

9. ＜水：H2Oの計算＞

10. ＜水の赤外線吸収スペクトル＞ 計算 吸収強度 実測 5000 4000 3000 2000 1000 波長(cm-1)

11. ＜温室効果ガスと地球温暖化＞ 温室効果ガスが増加→赤外線吸収能力アップ→赤外線が逃げにくくなる→大気の温度上昇→気候の変化→地球温暖化 温室効果ガスが地表から放射された赤外線の一部を吸収して、 生物に適した気温を保っている

12. ＜二酸化炭素：CO2の計算＞

13. ケミストリー Chemistry = 化学 Computational Chemistry = 計算化学 _

14. 地球規模の汚染 →原因物質の無害化 　代替品の開発 地球の温暖化 →二酸化炭素の 　固定化と有効利用 化学が諸悪の根源？ 解決のキーは化学 グリーンＩＴも そして、化学研究の再重要なツールとなりつつある計算化学 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（分子計算） 「物質を原子・分子レベルからコンピュータ上にモデル化し、 種々の物性・物理や化学現象の解析や予測を行う学問」 計算化学の重要性 化学は人類にとって根幹をなす科学 計算で予測 _

15. 分子設計とコンピュータ もっと青く光る材料？ もっと効く薬？ 経験と勘で 分子計算 合成ターゲット 物性の予測 合成方法の提案 分析データの解析 等 合成 分析 測定 回る回数を減らす 回るスピードを上げる 製品化

16. ＜いろんな分子をモデリングしてみよう＞

17. ＜最終課題：カフェインのモデリング＞

18. ＜カフェインの赤外線吸収スペクトル＞

19. 紫外・可視吸収スペクトル 赤外線吸収スペクトル 核磁気共鳴吸収スペクトル

20. http://winmostar.com/