[发明专利]自由能计算装置、方法、程序、以及记录有该程序的记录介质有效

专利信息
申请号: 201580052788.3 申请日: 2015-09-30
公开(公告)号: CN107004064B 公开(公告)日: 2020-09-29
发明(设计)人: 松林伸幸;增田友秀;谷村隆次 申请(专利权)人: 国立大学法人大阪大学;东丽株式会社
主分类号: G16B5/00 分类号: G16B5/00
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 张桂霞;李炳爱
地址: 日本大阪*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 自由能 计算 装置 方法 程序 以及 记录 介质
【权利要求书】:

1.一种计算装置,其具备控制部,关于反应式(1)所表示的变化,上述控制部计算变化前的原子集合体A的自由能和片段B的自由能的和、与变化后的原子集合体AB的自由能之差ΔG,

式中,A表示由结构a构成或包含结构a而构成的原子集合体,B表示由1个以上的原子构成的片段,AB表示由原子集合体A和与该原子集合体A的结构a结合的片段B构成的原子集合体,

其中,控制部具备下述单元:

第1原子集合体模型制作单元,制作将变化前的原子集合体A进行模型化而获得的第1原子集合体模型;

第1坐标获取单元,在分子动力学程序中读取:

作为与将变化前的原子集合体A进行模型化而获得的第1原子集合体模型相关的数据的、构成原子集合体A的各原子的坐标、种类、质量、部分电荷和各原子间的结合信息,和

作为与模拟条件相关的数据的、模拟时间、温度条件、压力条件、势能参数的种类和值、产生的系综的种类、边界条件、运动方程式的数值解法、数值积分的时间间隔、关于计算范德华势能和库仑势能的转换函数和截断半径、库仑势能计算中的长距离相互作用、1-4相互作用的相关条件、以及抽点打印数目的输出条件,

针对由第1原子集合体模型制作单元制作的第1原子集合体模型实行分子动力学模拟,通过以针对由第1原子集合体模型制作单元制作的第1原子集合体模型的分子动力学模拟的结果的形式输出的抽点打印,获取第1~第i的状态F1~Fi的各状态下的原子集合体A的坐标,其中i为2以上的整数,在状态F1~Fi的各状态下的抽点打印中,分别包含构成状态F1~Fi的各状态下的原子集合体A的所有原子的坐标;

第2坐标获取单元,根据通过第1坐标获取单元获取的原子集合体A的坐标,获取通过片段B与状态F1~Fi的各状态下的原子集合体A结合而产生的原子集合体AB的坐标,其中由第2坐标获取单元获取的原子集合体AB的坐标包含构成原子集合体AB的所有原子的坐标;

第1相互作用能φ频率分布制作单元,根据通过第2坐标获取单元获取的原子集合体AB的坐标,计算结构a和与该结构a结合的片段B的相互作用能φ,制作表示相互作用能φ的各级频率的频率分布;

第1相互作用能φ出现概率计算单元,根据通过第1相互作用能φ频率分布制作单元制作的频率分布,计算相互作用能φ的各级的出现概率P0(φ);

第1相互作用能ε频率分布制作单元,根据通过第2坐标获取单元获取的原子集合体AB的坐标,计算通过从原子集合体AB中去除由结构a和与该结构a结合的片段B构成的结构aB而产生的原子集合体的一部分或全部与片段B的相互作用能ε,制作通过第1相互作用能φ频率分布制作单元制作的频率分布的相互作用能φ的各级中的、表示相互作用能ε的各级频率的频率分布;

第1相互作用能ε出现概率计算单元,根据通过第1相互作用能ε频率分布制作单元制作的频率分布,计算在相互作用能φ的各级中的、相互作用能ε的各级的出现概率P0’(εφ);

第2原子集合体模型制作单元,制作将变化后的原子集合体AB进行模型化而获得的第2原子集合体模型;

第3坐标获取单元,在分子动力学程序中读取:

作为与将变化后的原子集合体AB进行模型化而获得的第2原子集合体模型相关的数据的、构成原子集合体AB的各原子的坐标、种类、质量、部分电荷和各原子间的结合信息,和

作为与模拟条件相关的数据的、模拟时间、温度条件、压力条件、势能参数的种类和值、产生的系综的种类、边界条件、运动方程式的数值解法、数值积分的时间间隔、关于计算范德华势能和库仑势能的转换函数和截断半径、库仑势能计算中的长距离相互作用、1-4相互作用的相关条件、以及抽点打印数目的输出条件,

针对由第2原子集合体模型制作单元制作的第2原子集合体模型实行分子动力学模拟,通过以针对由第2原子集合体模型制作单元制作的第2原子集合体模型的分子动力学模拟的结果的形式输出的抽点打印,获取第1~第j的状态G1~Gj的各状态下的原子集合体AB的坐标,其中j为2以上的整数,在状态G1~Gj的各状态下的抽点打印中,分别包含构成状态G1~Gj的各状态下的原子集合体AB的所有原子的坐标;

第2相互作用能φ频率分布制作单元,根据通过第3坐标获取单元获取的原子集合体AB的坐标,计算结构a和与该结构a结合的片段B的相互作用能φ,制作表示相互作用能φ的各级频率的频率分布;

第2相互作用能φ出现概率计算单元,根据通过第2相互作用能φ频率分布制作单元制作的频率分布,计算相互作用能φ的各级的出现概率P(φ);

第2相互作用能ε频率分布制作单元,根据通过第3坐标获取单元获取的原子集合体AB的坐标,计算通过从原子集合体AB中去除由结构a和与该结构a结合的片段B构成的结构aB而产生的原子集合体的一部分或全部与片段B的相互作用能ε,制作表示相互作用能ε的各级频率的频率分布;

第2相互作用能ε出现概率计算单元,根据通过第2相互作用能ε频率分布制作单元制作的频率分布,计算相互作用能ε的各级的出现概率P’(ε);

Δν(φ)P(φ)dφ计算单元,根据通过第2相互作用能φ出现概率计算单元计算的P(φ)、通过第1相互作用能ε出现概率计算单元计算的P0’(εφ)、以及通过第2相互作用能ε出现概率计算单元计算的P’(ε),计算相互作用能ε所引起的自由能变化量Δν(φ)P(φ)dφ,式中Δν(φ)表示相互作用能φ的各级中的、相互作用能ε所引起的自由能变化量;以及

ΔG计算单元,根据通过第1相互作用能φ出现概率计算单元计算的P0(φ)、通过第2相互作用能φ出现概率计算单元计算的P(φ)、通过Δν(φ)P(φ)dφ计算单元计算的Δν(φ)P(φ)dφ和公式(1),来计算ΔG:

公式(1)

式中,R表示气体常数,T表示反应式(1)所表示的变化发生时的绝对温度。

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