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1、北京宏剑科迅计算机技术中心Beijing Hong-cam Computer Technologies Center,常用化学软件新版本简介,北京宏剑科迅计算机技术中心,北京宏剑科迅计算机技术中心创立于1997年3月，总部位于加拿大温哥华，在北京设此公司负责在华的有关业务。面向有关化学、材料科学和生命科学领域的用户，提供系统集成服务的专业计算机公司。目前，公司同Gaussian Inc，Cambridgesoft Inc，Fujitsu Inc，Hypercube Inc，Molpro Birmingham University等世界30余家著名化学软件供应商签署了中国总代理业务协议，并为用户
2、提供了技术支持、培训中心。销售相关领域软件200多种产品及版本。,软件,Gaussian03,ChemOffice2004,HyperChem7.1,Cache work system Pro 6.0,Molpro 2002.6,Jaguar4.4,高精度能量计算 Gaussian03 MOLPRO2002 DFT计算 Wien2K ADF 量化程序 Gaussian03 HyperChem7.5 MOLPRO2002 Jaguar Spartan Q-Chem GAMESS PQS Turbomol Orient Embed01 CAMO ADF Wien2K Crystals DGauss
3、 VASP(VAMP)deMon MacroModel 教学软件:HyperChem ModelChemlab Scivision Spartan 半经验程序:Cache MOPAC AMPAC PCMODEL Alchemy ZINDO MicroAVS,软件分类,软件分类,分子力学动力学程序 Amber BioMedCache GROMOS Materials Explorer 药物设计 Cache MFLineDataBase VisualCloning 图形界面软件 Chem3D GaussView3.0 AIM2000 NBO5.0 WebMO DLVisualizeLenCryst
4、al Orbdraw Molsuite 数据库搜索ChemDinder MFLineDataBase TAPP 质谱软件NIST/EPA/NIH Mass Spectral Database 其它.COSMOtherm HASL NLREG Cenehubter EQs4win PRO-II icroModel,硬件,Gaussian03 forIBM小型机RS600044P270-1RS600044P270-2RS/6000Model 270P系列620P系列630-1P系列630-2P系列650,IBM小型机,联想icluster解决方案 深腾1800(4节点)深腾1800(8节点)深腾1
5、800(12节点)深腾1800(16节点),联想Cluser,用户群,用户群,Chemoffice 2004,ChemDraw Ultra 8.0,Chem3D Ultra 8.0,ChemFinder Ultra 8.0,ChemDraw Ultra 8.0 功能简介,ChemDraw Ultra 8.0 的新增功能,Floating Periodic Table,Floating Character Map,Mass Fragmentation Tool,Structure Perspective Tool,Enhanced Graphics,TLC Plate Tool,Struct=N
6、ame Enhanced,ChemNMR Enhanced,Floating Periodic Table,Floating Character Map,Mass Fragmentation Tool,Structure Perspective Tool,Enhanced Graphics,TLC Plate Tool,Struct=Name Enhanced,命名,Struct=Name Enhanced,1-(4-(2,3-dihydro-2-hydroxy-1H-inden-1-ylcarbamoyl)-2-hydroxy-5-phenylpentyl)-N-tert-butyl-4-(
7、pyridin-3-yl)methyl)piperazine-2-carboxamide,命名,Name=Structure,3-methylbenzoic acid,结构,Name=Structure,3-methylbenzoic acid,结构,ChemNMR Enhanced,New Templates,Chem3D Ultra 8.0 图形显示功能,Molecule,Enhanced Graphics,Spin about X(Y,Z)axis,Enhanced Graphics,Molecular Orbitals,HOMO,Benzene,LUMO,Enhanced Graphi
8、cs,Solvent Accessible Surface,Enhanced Graphics,Depth Fading,Enhanced Graphics,Perspective,Gaussian Interface,Gaussian Interface,Job Type,Computer PropertiesMinimize EnergySpectral Analysis,Hartree-Fock B3LYPB3PW91B3P86B1B96B1LYPMP2MP4MPW1PW91QCISDCASSCF,Excited StateMolecular MechanicsSemi-Empirica
9、lZINDOG1G2G961LYPBHandHBhandHLYPCBS-4CBS-Q,Theory,Gaussian Interface,Properties,SCF EnergyRMS ForceDipoleChargesElectron DensityMolecular SurfacesSpin DensityHyperfine Coupling ConstantsPolarizabilitiesIonization Potential,Solvent Model,Gas PhaseDipole&SpherePCM ModelI-PCM ModelSCI-PCM Model,优化过程模拟,
10、以动画形式连续显示优化过程,显示Gaussian计算结果,GaussView界面,Chem3D界面,输出格式,Chem3d*.c3dChem3d 3.2*.c3dAlchemy*.alcCart Coords 1*cc1Cart Coords 2*cc2ChemDraw*cdxConn Table*.ctGamess Input*.inpGaussian Input*.gjcInt Coords*.intMacroModel*.mcmMDL MolFile*.mol,mmCIF*.cifMSI ChemNote*.msmMOPAC Input*.mopProtein DB*.pdbROSDAL
11、*.rdlSMDFile*.smdSYBYL*.sm1SYBYL2*.sm2Tinker MM2 Input*.xyzTinker MM3*.xyzTinker MM3(Proterins)Inputs*.xyz,Bitmap*.bmpEnhanced MetaFile*.emfGIF Compressed Picture*.gifJPEG Compressed Picture*.jpgPNG*.pngPostScript*.epsQuickDraw3D Metafile*.3dmTIFF*.tifWindows AVI Movie*.avi,ChemFinder Ultra 8.0 功能简介
12、,ChemDraw/Excel,ChemFinder,ChemFinder,ChemFinder,Reactant,ChemFinder,Product,ChemFinder,Reaction Type,自定义数据库界面,自定义数据库,查询,Gaussian03,计算化学面临的挑战是艰巨的，但也正在取得很大的进展，年轻化学家若对计算机有兴趣的话，那末计算化学是具有令人兴奋前景的研究领域。美国化学会会长 R.布里斯罗,Gaussian输入界面,NH3的几何构型优化输入窗口,NH3的振动频率计算输入窗口（作为优化的后继作业）,Gaussian应用范围,Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最
13、广泛的量子化学软件，可以研究：,分子能量和结构,过渡态的能量和结构,化学键以及反应能量,分子轨道,偶极矩和多极矩,原子电荷和电势,振动频率，红外和拉曼光谱，NMR,极化率和超极化率,热力学性质，反应路径,计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态,Gaussian03的新增功能-Enhanced ONIOM Method,QM区：发生强相互作用或反应发生区域,MM区：无相互作用区域,QM/MM区：由QM区向MM区过渡区域,ONIOM简介,EONIOM2=E3-E1+E2,Journal of Molecular Structure(TheoChem)461-462(1999)1-21,
14、ONIOM:our own n-layer integrated molecular orbital and molecular mechanics,应用范围,酶反应,有机体系的反应机理,表面和表面反应的簇模型,有机物种的光化学反应,有机物和金属有机物的取代基效应和反应性,均相催化,Application of ONIOM to cluster modeling of the metal surface Hai-Rong Tang,Kang-Nian FanDepartment of Chemistry,Fudan University,Shanghai 200433,应用实例,“Invest
15、igation of the S0-S1 excitation in bacteriorhodopsin with the ONIOM(MO:MM)hybrid method,”T.Vreven and K.Morokuma,Theor.Chem.Acc.(2003).,Gaussian 03的新增功能-PBC(Periodic Boundary Conditions),polymers,surfaces,crystals,NaCl型晶体结构,PCM(Polarizable Continuum Model),体系在溶液中的激发态能量以及激发态的相关性质,NMR 谱和磁性质,通过分析能量的二阶导
16、数来计算振动频率、IR和Roman光谱以及相关的性质,极化率和超极化率,运算方面的改进,Molecular Properties,自旋-自旋耦合常数,g张量以及其它的超精细光谱张量,谐性振-转耦合常数,非谐性振动及振-转耦合,预共振Raman光谱,旋光性以及旋光色散,电子圆二色性(ECD),含频极化和超极化,用量度无关原子轨道(GIAO)方法计算磁化率,ONIOM预测电、磁特性,预测气相和在溶剂中的电、磁特性和光谱,GaussView 3.0,ONIOM图形界面,MM区,QM区,PBC图形界面,Visualizing Gaussian Results,分子轨道,原子电荷,由电子密度、静电势场、
17、NMR屏蔽以及其他性质得到的表面。可以用实体、半透明和网格三种方式显示。,使用不同的颜色来标记不同部分表面的性质,用动画的方式来演示振动频率,用动画的方式来演示几何优化过程、势能面扫描、IRC反应路径 以及采用BOMD和ADMP动力学计算的轨迹,Displaying Surfaces,The NMR shielding densities for the methine proton(surface 1)and the phenyl proton(surface 2)in in-3(4,10)7 metacyclophane,Surface1,Surface2,Viewing Spectra,
18、855.9,1857,IR Vibration for Ammonia,Viewing Spectra,VCD spectra for two conformations of spiropentyl acetate,a chiral derivative of spiropentane,Visualizing and Manipulating Molecular Orbitals,Animating Optimizations and Reaction Paths,Steps from a geometry optimization of benzene,This sequence disp
19、lays a series structures from an Intrinsic Reaction Path(IRC)calculation of the 1,2 hydrogen shift reaction in which formaldehyde transforms into trans hydroxycarbene,Fujistu Cache,6.01新增功能简介,Computer-aided Chemistry Modeling Software on Windows,新的QSAR（构效关系研究）,分子设计的意义主要是提高寻找具有特定性分子的命中率,即节省人力财力,提高效率,
20、运行CAChe中的Gaussian计算，加入了强大的”从头算分子轨道算法”,Gaussian接口,2维3维批量转换,由MDL SD文件的平面结构转换为三维立体结构,为下一步目标前体提供模型.,通过对简单的蛋白质分子外观的显示和分析,使化学家对蛋白质有一个直观的了解,并能够根据经验来进行下一步处理.,条带状和卷曲状渲染,采用Needleman-Wunsch算法来进行蛋白质参基序列鉴定,自动残基序列校准,可以绘制势能原子位移曲线,反应路径图,用于比较柔性或刚性配位体与柔性或刚性蛋白质侧链,自动配位体对接,以彩色方式显示了氢键的供体和受体的亲水、亲油区域,可靠近表面（图像）,通过新的配位体在蛋白质键
21、包围中的简单图样显示其化学性质和形状,配位体口袋状表面（图像）,优 势,4倍精确度支持所有的主族元素AM1支持更多过渡金属大型分子蛋白质和生物分子Windows桌面操作,Fujistu BioMedCache,6.0功能简介,Protein-to-Drug Discover Modeling Software on Windows,采用Needleman-Wunsch算法来进行蛋白质参基序列鉴定,自动残基序列校准,鉴定活性位,采用自动的同类体序列匹配方式搜索活性位,氢键和相互作用点,程序会自动为氢建和相互作用点进行标示,以利于对比不同配位体的对接相互作用.,以彩色方式显示了氢键的供体和受体的亲
22、水、亲油区域,可靠近表面（图像）,裂隙图,采用势能面显示独特的联结位表面拓扑,通过对简单的蛋白质分子外观的显示和分析,使化学家对蛋白质有一个直观的了解,并能够根据经验来进行下一步处理.,条带状和卷曲状渲染,通过新的配位体在蛋白质键包围中的简单图样显示其化学性质和形状,配位体口袋状表面（图像）,蛋白质表面,可以采用不同的颜色来区别性质、残基和序列,其余特色,自动使用PDB数据库改造HET群针对蛋白质和生物分子的分子力学和分子动力学参数用户自定义的氨基酸库状态显示可以列出原子数、网格电荷以及分子式等参数算法的改进,优 势,蛋白质 药物发现可视的化合物数据库新的缎带模型蛋白质序列编辑器活性位表面鉴定
23、对生成热和金属的计算是普通方法精度的4倍晶体的生成和装配新的MM2和MM3方法选择和互动操作是以前版本的10倍,应用实例,为何UV光谱可以破坏DNA？,胸腺嘧啶的紫外吸收峰为270nm，是DNA在270nm波长处发生紫外吸收的主要原因。,应用实例,量化Cache中采用ZINDO方法，计算了胸腺嘧啶的紫外光谱，并且分析了当发生光吸收时候的轨道变化。在270nm时，胸腺嘧啶吸收光子，同时一个电子由最高占据分子轨道（HOMO)跳跃到分子的最低空轨道（LUMO)。图例如下：,应用实例,自由基是非常活泼的，为了显示一个激发态的胸腺嘧啶分子是如何与另一个胸腺嘧啶分子反应的，在下图中用不同的颜色标记出了胸腺
24、嘧啶分子表面对自由基攻击的敏感程度。其中黄色靶心的位置更容易被攻击。,应用实例,如果两个胸腺嘧啶分子堆叠到一起，那么激发态胸腺嘧啶分子的LUMO分子轨道就处在靶心的上方，然后胸腺嘧啶的紫外吸收就可以导致二聚作用的发生。为了观察是否有这种可能，采用绿色标记出DNA中的胸腺嘧啶，在下图可以看到两个胸腺嘧啶分子出得非常近。,应用实例,由此，我们可以得出结论：在270nm时，DNA中的胸腺嘧啶分子发生紫外吸收，并且相邻的两个胸腺嘧啶分子发生二聚反应，从而导致整个DNA分子的失活。在这个例子中，我们用到了Cache中的以下功能：几何优化紫外可见光谱分子重叠活性表面分子轨道基团标色,Multi-purpo
25、se Molecular Dynamics Package for Windows,Materials Explorer 2.0,Materials Explorer适用的领域,有机、聚合物、生物分子、金属、陶瓷、半导体等。晶体、非晶质固体、液体和气体（周期边界）。相变、膨胀、压缩抗张强度、缺陷等,建模能力,Crystal Builder 允许研究无机固态或者是分子晶体体系。,Solution Modeler能够通过简单的设定构造多组分液体或气相体系,Layer Cell Modeler用于研究多相体系（例如气固相互作用，有机双分子膜，固态颗粒边界等）,用Cache或者WinMopac编辑器建
26、立的结构可以直接输入到Materials Explorer中。,很容易设定分子束用于研究晶体或晶体外延生长，表面吸附和表面损坏。,拷贝、剪切和粘贴操作使得建立有缺陷或者掺杂的体系变得更加容易。,可选的终端服务器模块使得在矢量机或者对称多处理UNIX服务器上的高性能 计算成为可能。,Potential Editor管理势场数据库中势能的形式和参数的读入和编辑。,含时的温度和压力控制允许研究相的转换和模拟退火。,Adsorption of methane on zeolite,实例,分子筛是具有均匀的微孔、其孔径与一般分子大小相当为一类吸附剂或薄膜类物质。在化学化工中经常被用作催化剂或者催化剂的载
27、体。,Layer-Cell Modeler easily createssimulation of water-benzene interface,实例,相：在体系内部物理性质和化学性质完全均一的一部分称为“相”（Phase)。相与相之间在指定的条件下有明显的界面，在界面上，从宏观的角度看，性质的改变是飞跃式的。,科研性能,灵活的模拟性能包括：使用Parrinello-Rahman-Nose方法的NEV，NTV,NPH and NTP对于键的限制的SHAKE和MATRIX算法周期边界条件统一的原子模型,对相互作用计算的高级算法可以显著改进计算的效率。,外部电场的应用。,由大量高质量、已发表的势
28、场组成的势场数据库，包括双体、三体和 嵌入的原子模型。,MgO Substrate Sputtered by Ar Plasma,实例,物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)技术是指在真空条件下，用物理的方法，将材料汽化成原子、分子或使其电离成离子，并通过气相过程，在材料或工件表面沉积一层具有某些特殊性能的薄膜的技术。适用于物理气相沉积的基体材料和膜层材料非常广泛。金属、玻璃、陶瓷、塑料等均可以做为基体材料。膜层材料可以是纯金属、合金或者是化合物。而且可以获得单晶、多晶、微晶、或者非晶结构的薄膜。,分析能力,Materials Explorer 可以计算
29、以下性质：针对于X-ray和中子衍射的干扰函数电子对相关和半径分布函数均方位移和扰动常数运行中的积分数和Vorono分析对无定形固体进行描述,Monitoring Module显示关于随着时间改变，温度、压力、内能和其它性质的 2D图像的变化情况,3D Atomic Configuration Module显示体系的快照、轨迹和动力学体系的动画。,MSD Module可以计算输出文件数据的均方位移（MSD）。然后，显示MSD的2D图像，每一种元素的自扩散系数，以及每一个分子的重心。,PCF Module计算电子对相关函数，半径分布函数、运行中的积分数，并且显示相应的2D图像,包括随时间变化的所
30、有原子坐标和速率的原始数据可以存成ASCII格式文件以便于二次处理,Pressure-induced phase transition in AlPO4,实例,Aqueous LiBr subject to external electric field,优势,易用性采用鼠标直接操作，具有直观的图形界面可以很容易构建模型，在界面内进行设定并直接开始计算，计算结果可在图形界面中直接显示。,优势,完全的MD引擎基于Parrinello-Rahman和Nose方法，由温度、压力的分子动力学方法。由速率的比例来确定控制的温度。同时Shake算法和刚体处理都可以应用于分子体系。,优势,适应于高性能计算系
31、统,Materials Explorer有面向于向量机、大型的SPPUNIX机器以执行高性能计算的界面。对这些机器，程序具有向量化、并行的分子动力学模块。,ACDLabs,clarity,efficiency,accuracy,and seamless communication,Spectral LaboratoryChemical Name LaboratoryPhysico-Chemical LaboratoryChromatography LaboratoryDrawing and DatabasingEnterprise-Wide Solutions,Products,Spectra
32、l Laboratory,Work with Experimental Spectra Process and create databases of NMR,mass,IR,UV-vis and Raman experimental spectra.Predict NMR Spectra Predict 1H,13C,15N,19F,31P and 2D NMR spectra and purchase or create your own databases.Predict Mass Spectral Fragmentation Predict likely fragments and r
33、earrangements as well as fragmentation branches and pathways.Solve Complex Spectroscopy Tasks Group process,analyze,and quantitate auto-sampled data.Verify a proposed structure.Determine the structure from the experimental spectra.,ACD/SpecManager,1D NMR 2D NMR MS UV-vis,IR&Raman Chrom Data Other An
34、alytical Data,ACD/FNMRPredict the 19F NMR chemical shifts and coupling constants with the click of a mouse.,Predicting NMR Spectra,ACD/MS Fragmenter,MS Fragmenter Window for the Electron Ionization(EI)Fragmentation of Benzoyl Chloride,Physico-Chemical Laboratory,Determine the Hammett-type constant f
35、or organic substituents.,Hammett Electronic Constants,Predict the boiling point,vapor pressure,and flash point.,Boiling Point&Vapor Pressure,Determine the aqueous solubility for pH 0-14.,Solubility,Predict the octanol-water distribution coefficient for ionizable compounds for pH 0-14.,LogD,Look up o
36、r predict the octanol-water partition coefficient for neutral compounds.,LogP,Look up or predict the acid-base dissociation constant.,pKa,Chromatography Laboratory,Work with Experimental Chromatograms,Simulate High Performance Liquid Chromatography,Simulate Gas Chromatography,ACD/Method Development Suite,ACD/ChromGenius,ACD/Waters Advanced Structures Package,Drawing and Databasing,End,
