目次 Gauss View 利用の手引き 1 1. はじめに 利用できるバージョン 概要 マニュアル 1 2. TSUBAME での利用方法 Gauss View の起動 1 (1) TSUBAMEにログイン 1 (2) バージョンの切り替え 2 (3

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1 Gauss View 利用の手引 東京工業大学学術国際情報センター version 1.5

2 目次 Gauss View 利用の手引き 1 1. はじめに 利用できるバージョン 概要 マニュアル 1 2. TSUBAME での利用方法 Gauss View の起動 1 (1) TSUBAMEにログイン 1 (2) バージョンの切り替え 2 (3) GUIの起動 2 3. 分子の構築方法 基本操作 マウス操作 ライブラリについて リングストラクチャライブラリ 官能基ライブラリ バイオライブラリ 原子問距離, 原子間の角度, 二面角の変更 原子間距離の変更 原子間の角度の変更 二面角の変更 原子価の付加 原子の削除 初期構造の調整 ファイルヘの保存 画像ファイルヘの出力 Viewメニュー モデルの表示方法 Display Formatのメニュー Gaussianの実行 Gaussianの結果表示 計算結果 分子軌道の表示 HOMOの表示 LUMOの表示 分子軌道図の表示方法 電子密度の表示 振動アニメーション 17 改版履歴 18

3 Gauss View 利用の手引き Gauss View 利用の手引き 1. はじめに 本書は,Gauss View を東京工業大学学術国際情報センターの TSUBAME で利用する方法について説明しています. また, TSUBAME を利用するにあたっては, TSUBAME 利用の手引き もご覧下さい. 利用環境や注意事項などが詳細に記述されております. Gaussian lnc. では,Gauss View に関する Web ページを公開しています. 次のアドレスを参照してください. また, コンフレックス株式会社の GaussView のページは次の通りです 利用できるバージョン TSUBAME で利用可能なバージョンは次の通りです. アプリケーション名 Gauss View 5.0.9, バージョン 1.2 概要 GaussView は,Gaussian のグラフィカル ユーザ インタフェースです. 分子モデルの構築や Gaussian の計算パラメータの設定などのプリ処理機能と, 計算結果の可視化などのポスト処理機能を有しています. 計算結果の可視化では以下の表示が行えます. 構造最適化された分子モデル 分子軌道図 電子密度図 静電ポテンシャル 振動スペクトルと振動アニメーション 1.3 マニュアル GaussView Reference (gaussian.com) 2. TSUBAME での利用方法 2.1 Gauss View の起動 (1) TSUBAME にログイン 次のコマンドを入力し,TSUBAME にログインします. $ ssh -Y login-t2.g.gsic.titech.ac.jp -l USER-ID 1

4 (2) バージョンの切り替え 備考 -l USER-ID の -l は数字の 1 ではなくアルファベット L の小文字です. GUI 起動のため,cygwin などの X サーバソフトウェアを用いて TSUBAME に接続してください. *ssh コマンドによる TSUBAME へのログインの際,X11 転送のため -Y オプションを指定してください. (2) バージョンの切り替え 特にバージョンの指定がない場合は, Gauss View が起動します. Gauss View を使用する場合 次のように, 環境変数の設定をしてください. <bash 系の場合 > $ export GV_DIR="/usr/apps.sp3/isv/gauss_view/5.0.9" $ export PATH="$PATH:$GV_DIR" <csh 系の場合 > % setenv GV_DIR "/usr/apps.sp3/isv/gauss_view/5.0.9" % setenv PATH "${PATH}:${GV_DIR}" (3) GUI の起動 次のコマンドにより, 起動します. $ gview 備考 Segmentation fault となる場合 もしくは 正しく描画されない場合 -soft オプションを追加して起動してください. 2

5 3. 分子の構築方法 $ gview -soft 終了する場合は,[File]-[Exit] を選択してください. 3. 分子の構築方法 3.1 基本操作 エタノールを例に説明します.Element Fragment ボタンをクリックすると Elements ウィンドウが表示されます. Elements ウィンドウから炭素原子を選択します. 赤線で囲んでいる原子の結合を示すボタンの表示が sp3 混成の炭素に変化します. このボタンをアクティブフラグメントといいます. このボタンをクリックすると Element Fragments ウィンドウが表示されます. 原子の結合性を変更する場合はこのウィンドウで行います. 今回作成する分子はエタノールですので, 変更する必要はありません. ウィンドウ上でマウス左ボタンをクリックすると, メタンが表示されます. 水素原子はすでに付加されています. 3

6 3.2 マウス操作 水素原子上でマウス左ボタンをもう一度クリックするとメチル基と置き替わります. Element Fragment ボタンをクリックし,Ele ments ウィンドウから酸素原子を選択します. ウィンドウでどれか 1 つの水素原子上でマウス左ボタンをクリックすると, 水酸基に置き替わり, エタノール分子になります. 3.2 マウス操作 マウスの左 中 右ボタンをクリック, ドラッグすることによりモデルの回転 移動 拡大縮小が行えます. マウスボタン ( 左 ) クリック : アイテムの選択 挿入左右にドラッグ : Y 軸方向の回転上下にドラッグ : X 軸方向の回転マウスボタン ( 中 ) ドラッグ : モデルの移動マウスボタン ( 右 ) 左右にドラッグ : Z 軸方向の回転上下にドラッグ : 拡大 縮小 3.3 ライブラリについて GaussView では, 分子構築に役立つライブラリが用意されています リングストラクチャライブラリ 環構造のライブラリです. デフォルトはベンゼン環に設定されています. このボタンをクリックすると, アクティブフラグメントボタンのアイコン表示が現在選択されている構造に変わります. アクティブフラグメントボタンをクリックすると, Ring Fragments ウィンドウが表示され, 必要な構造を選択することができます. 4

7 3.3.2 官能基ライブラリ 官能基ライブラリ デフォルトはカルボニル基が選択されています. このボタンをクリックすると, アクティブフラグメントボタンのアイコン表示が現在選択されている官能基に変ります. アクティブフラグメントボタンをクリックすると, R-Group Fragments ウィンドウが表示され, 構造を選択することができます バイオライブラリ 生体化学のためのライブラリです. デフォルトではアラニンが選択されています. このボタンをクリックすると, アクティブフラグメントボタンのアイコン表示が現在選択されている構造に変ります. アクティブフラグメントボタンをクリックすると,Bio logical Fragments ウィンドウが表示され, 必要な構造を選択することができます. 5

8 3.4 原子問距離, 原子間の角度, 二面角の変更 3.4 原子問距離, 原子間の角度, 二面角の変更 原子間距離の変更 GaussView ウィンドウ内の Bond ボタンをクリックします. ウィンドウ上で距離を変更する原子を 2 点クリックします. 選択された原子に番号が表示され,Semichem SmartSlide ウィンドウが表示されます. スライダーを動かすか Box に値を入力すると, 距離が変更します. OK ボタンをクリックするとその値が確定されます 原子間の角度の変更 GaussView ウィンドウ内の Angle ボタンをクリックします. GaussView ウィンドウ内の Angle ボタンをクリックします. ウィンドウ上で角度を変更する原子を 3 点クリックします. 選択された原子に番号が表示され,SemichemSmartSlide ウィンドウが表示されます. 6

9 3.4.3 二面角の変更 スライダーを動かすか Box に値を入力すると, 角度が変更します. OK ボタンをクリックするとその値が確定されます 二面角の変更 GaussView ウィンドウ内の Dihedral ボタンをクリックします. ウィンドウで変更する二面角を構成する原子を 4 点クリックします. 選択された原子に番号が表示され,Semichem SmartSli de ウインドウが表示されます. スライダーを動かすか Box に値を入力すると, 角度が変更します. OK ボタンをクリックするとその値が確定されます.1,4 位についている原子団ごと変更する場合は Move Group ボタンをオンにします. 3.5 原子価の付加 GaussView ウィンドウ内の AddValence ボタンをクリックします. 7

10 3.6 原子の削除 ウィンドウ内で原子価を付加する原子をクリックすると, 原子価が付加されます ( 水素原子として表示されます ). 3.6 原子の削除 GaussView ウィンドウ内の Delete Atom ボタンをクリックします. ウィンドウ内で原子をクリックすると, クリックされた原子が削除されます. 3.7 初期構造の調整 初期構造が悪いと収束計算がうまく行かない場合があります. このような場合, 初期構造をつくり直すか,Clean 機能を使用して初期構造の調整を行います. GaussView ウィンドウ内の Clean ボタンをクリックするとモデル構造の調整が行われます. 3.8 ファイルヘの保存 ファイルメニューをクリックし, プルダウンメニューより Save をクリックすると Save File ウィンドウが表示されます. Save the Fol lowing File Box 内にファイル名 (~.com) を入力し,Save ボタンをクリックすると現在作成されているモデルがファイルに保存されます. 8

11 3.9 画像ファイルヘの出力 3.9 画像ファイルヘの出力 GaussView では,LineArt(PostScript),EPSF(encapsulatedPostScript), TIFF,JPEG,BMP,PNG への出力をサポートしています. ファイルメニューをクリックし, プルダウンメニューより Save Image... をクリックすると Save Image File ウィンドウが表示されます. File name 内にファイル名を入力し,Save ボタンをクリックすると現在作成されているモデルがファイルに保存されます View メニュー GaussView ウィンドウの View メニューはツールバーおよびモデルの表示に関するメニューです. 使用する主なメニューを以下に示します. Add View メニュー名 説明 表示されているモデルを別ウィンドウに表示します. 複数の視点からの表示が行えます. Center モデルのセンタリングを行います. Show/Hide Builder Builder ウィンドウの表示 非表示を行います Show/Hide Hydrogens 水素原子の表示 非表示を行います. Show/Hide Dummys ダミー原子の表示 非表示を行います. Show/Hide Labels 原子の通し番号の表示 非表示を行います. Show/Hide Symbols 元素名の表示 非表示を行います. Show/Hide Bonds 原子間結合の表示 非表示を行います. Enable/Disable Synchronize 複数モデルの同時操作の有効 無効を行います. 9

12 モデルの表示方法 Show/Hide Cartesian Axes X, Y, Z 軸の表示 非表示を行います. Display Format... モデルの表示方法に関するオプションです モデルの表示方法 Display Format... をクリックすると,Molecular Display Format ウィンドウが表示されます Display Format のメニュー モデルの表示方法 (Molecular Format) には以下のものがあります. デフォルトでは "Ball & Bond Type" が選択されています. その他のオプションについて以下に示します. SurfaceFormat 分子軌道図などサーフェース ( 面 ) を描いたときの表示設定です. 以下の選択切り替えが行えます. Solid 塗り潰した面 Mesh 面をメッシュで表示 Translucent 半透明表示 Stationary Object Display モデル静止時の表示精度, レンダリングの設定です. スライダーを Realistic に近づけるほど表示精度が高くなります. Moving Object Display モデル動作時の表示精度, レンダリングの設定です. スライダーを Realistic に近づけるほど表示精度が高くなります. モデルの表示方法 (Molecular Format) には以下のものがあります. デフォルトでは Ball & Bond Type が選択されています. 10

13 4. Gaussian の実行 4. Gaussian の実行 前で作成したエタノール分子を使って以下の条件で計算を行います. 閉殻系の制限 Hartree Fock 法 構造最適化 振動計算 GaussView ウインドウの Calculate メニューをクリックし, プルダウンメニューから Gaussian... を選択すると, Gaussian Calcul ation Setup ウインドウが表示されます. 分子軌道図や電子密度図を描きたい場合は, チェックポイントファイルが必要になります. Link0 Commands: で %chk の指定を忘れないで下さい. Gaussian Calculation Setup ウィンドウで, 計算のタイプを選択します. デフォルトでは一点計算になっています. ここでは構造最適化の後振動計算を行う,Opt+Freq を選択します. 選択可能な計算方法は以下の 8 種です. 詳しいオプションと選択可能な理論モデルについては,Gaussian 09 User's Reference を参照してください. Energy 一点計算 Optimization 構造最適化 Frequency 振動計算 OPT+Freq 構造最適化の後, 振動計算 IRC 固有反応座標計算 Scan スキャン Stability 安定性チェック NMR 磁気遮へい定数 BOMD Born-Oppenheimer molecular dynamics model ADMP Atom Centered Density Matrix Propagation molecular dynamics model Gaussian の入力パラメータを設定後,Submit... ボタンをクリックすると, Question ウィンドウが表示され, 入力データを保存するかどうかを聞いてくるので, Save ボタンをクリックし,Save Gaussian Input File ウィンドウの Fine name: 欄でファイル名を入力します. Save ボタンをクリックすると Run Gaussian ウィンドウが表示されますので, OK ボタンをクリックすると Gaussia 11

14 4. Gaussian の実行 n が起動されます. 実行した Gaussian ジョブが終了すると以下のようなウィンドウが表示されます. 結果を表示したいときは Yes ボタンをクリックし,.chk ファイルを開きます. GaussView ウィンドウの Results メニューから Summary や Vibrations などを選択し, 結果を確認してみて下さい. 12

15 4. Gaussian の実行 備考 GaussView では,PBS によるバッチジョブ投入と連携する機能がありません. 従って,GaussView を起動したノード上で Gaussian は実行されます. 生成した入力データを用いた計算をバッチジョブとして PBS による投入をしたい場合は, t2sub コマンドを用いる必要があります. その場合は Run Gaussian ウィンドウで OK ボタンをクリックせずに Cancel ボタンをクリックし, 生成された入力データを用いて以下を実行して下さい.Gaussian ジョブ投入方法の詳細については Gaussian 利用の手引き を参照して下さい. 数分程度の小規模な計算以外は,PBS によるバッチ投入を行うようにしてください. 13

16 5. Gaussian の結果表示 5. Gaussian の結果表示 計算が正常終了するとログファイル (.log) や, チェックポイントファイル (.chk) が作成されます. ファイルメニューから Open... をクリックすると Open File ウィンドウが表示されます. 分子軌道図や電子密度図の表示をする場合は File Type メニューから. chk を選択します. 作成されたチェックポイントファイルを選択し,Open ボタンをクリックするとウィンドウが新規に起動し, 計算結果のモデルが表示されます. 5.1 計算結果 Results メニューから Summary をクリックすると Calculation Summary ウィンドウが表示されます. 5.2 分子軌道の表示 Results メニューから Surfaces/Contours をクリックすると Surfaces and Contours ウィンドウが表示されます. Surfaces and Contours ウィンドウの Cube Actions.. メニューから New Cube を選択すると, Generate Cubes ウィンドウが表示されます. デフォルトでは Molecular Orbital が選択されています. RHF 計算なので,α 電子と β 電子の数は等しく,HO MO は 13 番目で LUMO は 14 番目であることが分かります HOMO の表示 Generate Cubes ウィンドウの Orbitals[HOMO] の値に 13 を入力し,OK ボタンをクリックします. Surfaces and Cubes ウィンドウが以下のように表示されます. 14

17 5.2.2 LUMO の表示 上記において Surface Actions... メニューから New Surface を選択すると Surface ウィンドウに表示されます LUMO の表示 Surfaces and Contours ウィンドウで Remove Cube を選択した後,NewCube を選択します. Generate Surface ウィンドウ Orbitals[LUMO] の値に 14 を入力し,OK ボタンをクリックします. Surfaces and Cubes ウィンドウが以下のように表示されます. 15

18 5.2.3 分子軌道図の表示方法 上記において Surface Actions... メニューから Remove Surface を選択した後, New Surface を選択すると Surface ウィンドウに表示されます 分子軌道図の表示方法 分子軌道図の表示方法には以下のものがあります.View メニューより Display Format... を選択すると Display Format ウィンドウが表示されます. このウィンドウ内の Surface タブ内の Format メニューで切り替えが行えます. 5.3 電子密度の表示 Results メニューから Surfaces/Contours をクリックすると Surfaces and Contours ウィンドウが表示されます. Surfaces and Contours ウィンドウの Cube Actions.. メニューから Surfaces and Contours ウィンドウで Remove Cube を選択した後,New Cube を選択すると, Generate Cubes ウィンドウが表示されます. デフォルトでは Molecular Orbital が選択されています. Kind メニューで Total Density を選択すると Surfaces and Cubes ウィンドウが以下のように表示されます. 16

19 5.4 振動アニメーション 上記において Surface Actions... メニューから Remove Surface を選択した後, New Surface を選択すると Surface ウィンドウに表示されます. 図は半透明表示させてあります. 5.4 振動アニメーション このメニューは Gaussian で Frequency の計算を行う必要があります. Results メニューから Vibrations... を選択すると Displa y Vibrations ウィンドウが表示されます. Spectrum... ボタンをクリックすると,Vibrations Vibrational Spectra ウィンドウが表示されスペクトルグラフが表示されます. 描く振動モードを選択し,Show Displacement Vectors をオンにすると, メインウィンドウ内に固有振動ベクトルが表示されます. Display Vibrations ウィンドウ内の Start ボタンをクリックすると, 振動のアニメーションが表示されます. 17

20 改版履歴 改版履歴 版数日付項目内容 version 年 11 月 1 日 -- 初版作成 version 年 2 月 13 日 2.1 追加 : 64bit 版の環境設定 方法 version 年 4 月 1 日 2.1 修正 : 起動時のデフォルトが64bit 版に変更されたことに伴い,64bit 版の環境設定方法を削除 version 年 6 月 23 日 2.1 追加 : gview の -soft オプ ションによる起動を追加 version 年 2 月 8 日 2.1 追加 : GaussView の環境設定方法 version 年 4 月 3 日 2.1 修正 : デフォルトで起動する バージョンの変更を反映 ( ) 18