OpenBabel による分子力学計算

メニューバーの以下のコマンドを紹介します．
これらの機能により，任意の分子のエネルギーを極小化したり，安定コンフォメーションの探索をおこなうことができます．
これらの計算では，分子間の相互作用を考慮しません．

[実験(X)]-[エネルギー極小化(全分子)]
[実験(X)]-[エネルギー極小化(選択分子)]
[実験(X)]-[コンフォメーション探索(全分子)]
[実験(X)]-[コンフォメーション探索(選択分子)]

インフォメーション

OpenBabelでのコマンド

ここで使っている機能は，OpenBabel の以下のコマンドを利用しています．

Obminimize - Open Babel：エネルギー極小化コマンドです
Obconformer - Open Babel：コンフォメーション探索コマンドです
Open Babel ライブラリ練習ノート：共有ライブラリ版の OpenBabel である libopenbabel を練習した時の記録です

Builcule 内部での処理

Builcule では，libopenbabel を使い，下のように処理しています．

分子を 1 個ずつ処理します
1 分子の構造を記述した入力用ファイル babel_in.pdb を，ホームディレクトリに作成している隠しディレクトリ "/$HOME/.builcule/" に出力します
OpenBabel による計算を実行します
出力ファイルは "/$HOME/.builcule/babel_out.pdb" としています
出力ファイルから読み取った座標を，Builcule 内部の分子の座標と交換します

エネルギー極小化

ここでは一例として，[実験(X)]-[エネルギー極小化(選択分子)] の実行例を紹介します．

説明用のモデルとして，ジグリシンとメタンを作成しました．
メタンの構造を，わざと歪めています．

処理したい分子を指定

分子エディタ上でエネルギー極小化したい分子の番号をクリックして反転表示させます．
画像では，分子 1 を反転表示させて指定しています．

分子の番号が判らない場合は，目的とする分子を構成する原子をピック（クリックして原子の色を赤紫色に変える）し，分子エディタの [ピックを選択] ボタンをクリックしてください．
ピックされた原子を含む分子の番号が反転表示されます．

計算オプションを設定して開始

分子を選択して [実験(X)]-[エネルギー極小化(選択分子)] を実行すると，画像に示すダイアログボックスが表示されます．
これは，他のエネルギー極小化メニューでも同じものです．
画像に示すように，また OpenBabel のコマンドラインオプションと同様に，以下の設定が可能です．

力場：ドキュメントに書いてあって Obminimize が受け付けてくれるものを並べました
極小値探索アルゴリズム：起動時には，Obminimize のデフォルトである共役勾配法を選択しています
収束条件：指数表記した実数です．表示されている値は OpenBabel で設定されている初期値です
最大ステップ数：起動時には，Obminimize のデフォルト値 2500 を表示しています

[開始] ボタンをクリックすると計算が始まります．

なお，力場と極小値探索アルゴリズムの組み合わによっては異常終了する場合がありました.
計算開始前の全分子を記述したバックアップファイルが "/$HOME/.builcule/bak.bcl" に作成してあります．

端末への出力

計算経過が端末に出力されます．
ここでの出力をコピー & ペーストしておきます（タブを半角スペース 4 個に置換しています）．

A T O M   T Y P E S

IDX    TYPE    RING
1    1    NO
2    5    NO
3    5    NO
4    5    NO
5    5    NO

F O R M A L   C H A R G E S

IDX    CHARGE
1    0.000000
2    0.000000
3    0.000000
4    0.000000
5    0.000000

P A R T I A L   C H A R G E S

IDX    CHARGE
1    0.000000
2    0.000000
3    0.000000
4    0.000000
5    0.000000

S E T T I N G   U P   C A L C U L A T I O N S

SETTING UP BOND CALCULATIONS...
SETTING UP ANGLE & STRETCH-BEND CALCULATIONS...
SETTING UP TORSION CALCULATIONS...
SETTING UP OOP CALCULATIONS...
SETTING UP VAN DER WAALS CALCULATIONS...
SETTING UP ELECTROSTATIC CALCULATIONS...

C O N J U G A T E   G R A D I E N T S

STEPS = 2500

STEP n     E(n)       E(n-1)    
--------------------------------
    1     343.985    15818.123

C O N J U G A T E   G R A D I E N T S

STEPS = 2500

STEP n     E(n)       E(n-1)    
--------------------------------
    1      22.994     343.985
   10       0.026       0.026
   15       0.026       0.026
    CONJUGATE GRADIENTS HAS CONVERGED