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Spartan,一个可以搞定分子力学和量子力学计算的软件

2018-03-13

过去,科学家研究量子分子等模型都是以塑料的球和棍子作为搭建和创造的工具。随着科学技术发展,量子化学等相关知识开始越来越多的应用到我们日常生活中的各个领域,工业、化学、物理以及材料等。因此,简单的人工研究已经应付不了量子化学繁杂的分析计算。而使用计算机代替人工来解决量子化学计算分析问题已经走入人们的视野中。事实上,计算机软硬结合协助科学家们辅助建模和计算,效率和准确率都有大幅度提高。

这里所说的量子化学计算中,量子力学计算只能用来计算较小的体系,可用来预测电子结构和化学反应机理,精确度很高。与量子力学相反,分子力学可以用来计算较大的复杂体系,不过精确度不够高,而且无法描述化学键生成或断裂的化学反应过程。

13年诺贝尔化学奖中,法国斯特拉斯堡大学和美国哈佛大学教授MartinKarplus、美国斯坦福大学医学院教授MichaelLevitt和美国南加州大学教授AriehWarshel因发展复杂化学系统的多尺度模型而共享奖项,获奖的亮点突破意义就在于教授们设法让量子力学(quantummechanics,QM)和分子力学(molecularmechanics,MM)结合在化学过程的建模之中。

MartinKarplusMichaelLevittAriehWarshel教授从两者的优势突破,深入研究量子力学和分子力学组合方法,发挥分子组合方法的最大功能。如今,不管是生物还是化学等领域,都把量子力学和分子力学计算运用起来,处理不同程度的体系。

深圳超算在分子力学和量子力学计算方面引进了Spartan软件,通过计算机结合功能强大的软件计算,为高等院校、企事业单位研究、实验科学等奠定了计算基础。

Spartan可用于单点能计算、几何优化等多种量化计算。它是由美国Wavefunction,Inc.所研发,针对化学及其相关科学领域之研究,Spartan包含了多项模组。

Spartan第一个特点在于图形界面,以图形方式输入和输出分子数据,并且全部计算和结果显示都是在图形界面下完成的,用户可以直观地看到分子的几何构型和计算结果,并可快速做出反应和操作。因此,它不光适用于专业的量化人员,也适用于新手和非专业人员。Spartan第二个特点表现在量子力学与分子力学相互补充,它既可以计算较小的体系,也可以计算较大的复杂体系,预测电子结构和化学反应机理,精确度高。

实际上,早上十多年前,国外就出现了很多量子化学软件,其中较为知名的就包括深圳超算之前介绍的Gaussian等软件,Spartan仅仅是中心众多软件中的一款而已。如需了解更多中心其他软件信息,请留意中心公众号近期更新的信息。