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Reaction plus Pro

概要

これまで反応経路を求めるには経験と勘が必要とされ、特に肝となる遷移状態(TS)構造の最適化には大変な苦労を強いられることが常でした。また、せっかくTSが求まっても、振動解析してみると反応とは全然関係ないTSだったり、TSからIRC計算が上手く走らず、結局反応経路が求まらないというケースもよくありました。

Reaction plus Proは「研究者のセンス」と「シミュレーション技術」をうまく活用したソフトウェアです。反応物と生成物と指定するだけで自動的に反応経路が求まります。

Proは従来のReaction plusに比べ、大幅にスピードアップ。多くの反応系で4倍以上の速度で反応経路が得られるようになりました。また、量子化学計算エンジンにGaussianを採用したことで、さまざまな量子化学計算条件(DFT汎関数、基底関数、PCM溶媒効果など)に対応。そのほか、路線検索のように経由する中間構造を複数指定することもでき、複雑な反応も手軽に扱えます。

特徴

 

従来比4倍以上高速に!

Reaction plusと比較して、Reaction plus Proは多くの反応系において4倍以上(系によっては10倍以上!)高速に反応経路が計算できるようになりました。8時間かかっていた計算が2時間に、4日かかっていた計算が1日で完了するということ。短期間でさまざまな反応系を調査することができます。

Intel Xeon E5-2690 2.90GHz x2(16コア)搭載の計算機による測定結果。
※計算時間は初期構造や計算条件に依存します。

遷移状態が手軽に見つかる!

従来の遷移状態最適化法では、これから求めたい遷移状態構造に近い構造を初期構造として指定しなければならず、職人技が要求されました。

Reaction plusではNudged Elastic Band (NEB)法に基づいて反応経路全体を最適化します。指定するのは反応前後の構造だけ。反応経路が自動的に最適化され、経路上の遷移状態構造が苦労せずに求まります。

Reaction plusの基本的な仕組みについては、こちら

インプットの作成が簡単!

インプットファイルはGaussViewなどの使い慣れた分子エディタで作成することができます。

Reaction plus Proでは経由してほしい途中の構造(中間構造や遷移状態構造の候補)を複数指定することができ、また、分子の向きを自動的に合わせられるなど、Reaction plusにはなかった機能がつきました。

GaussViewによるインプットの作成。
上図では始状態・中間状態・終状態の3構造を指定している。
%nprocshared=16
%mem=16GB
#p B3LYP/6-31G(d) react=(nbeads=16,fit)

Wittig reaction

0 1
 C       -2.07681900   -0.18930700   -0.00017300
 O       -1.94044900   -1.39974600   -0.00140400
 C        1.62195100    1.62306900    0.00073100
 H        1.25708200    2.03884800    0.93302500
   :

作成されるインプットファイルの中身。
赤字部分がReaction plus Proのキーワード。

量子化学計算エンジンにGaussianを採用!

量子化学計算エンジンがGaussianになりました。Gaussianに搭載されている多くの計算方法が利用できます。さまざまなDFT汎関数やMP2法が利用できるほか、溶媒効果をPCMで取り入れたり、励起状態での反応経路を調べたりと、反応経路計算の可能性が大きく広がりました。

反応の様子がアニメーションでわかる!

Reaction plus ProのアウトプットはGaussian形式とXYZ形式。GaussViewやVMDなどのソフトウェアを使うことで、化学反応の様子をアニメーションで確認することができます。

アニメーションをGIFや動画ファイルとして保存することで、効果的なプレゼンテーションに活用することができます。

GaussViewによる表示例。
GaussViewでは反応エネルギーの表示や化学反応のアニメーションが可能。
(アニメーションについては計算例をご覧ください。)

よくわかるチュートリアル付き

GaussViewを使ったインプットファイルの作成の仕方や計算の流し方はもちろん、よく使うテクニックなどを解説したチュートリアルが付属します。

サポートオプション(有償)もあります

「テクニックが知りたい」「エラーを解決したい」など、実際に使っていて出会う様々な問題に弊社スタッフが対応いたします。メールでの質問対応のほか、出張による対面での対応が可能です。

Reaction plusの仕組み

従来の遷移状態(TS)最適化では、TS構造が分からないにもかかわらず、TS構造に近い構造を初期値に指定する必要がありました。

Reaction plusでは反応経路全体を最適化するNEB法を採用しています。

分子構造を1つのビーズに例えると、反応経路はビーズがひもで連なったものとして表すことができます。このひもを反応ポテンシャル曲面上でコロコロと転がしていくと、各ビーズがエネルギーが低くなる方向へ転がろうとする力とひもの束縛力のバランスにより、最終的にひもの形は解となる反応経路に収束します。これが反応経路最適化の基本的な仕組みです。

まず、始状態・終状態の構造をユーザが与えると、その間に等間隔にビーズ(分子構造)が配置されます。

各ビーズに働く力に従ってビーズを最適化していくと、ビーズは始状態ないし終状態に向かって移動しようとしますが、隣り合うビーズが近づかないよう、ひもと直交する方向成分に動かすことによって、目的の正しい反応経路に近づいていきます。

ビーズの動きがなくなると、最適化は完了です。各ビーズに働く力はひもの方向、すなわち、反応経路に沿った方向のみであることから、正しく経路が求まっていることがわかります。

初期値として与える両端の分子構造は、安定構造である必要はありません。適当に初期値を与えても、反応経路が求まります。

「こんな反応機構はどうだろうか」とユーザが感覚的に与えた構造からも反応経路を求めることができ、これまでの研究の経験とセンスが活かせます。

計算例

仕様・価格

仕様

製品名Reaction plus Pro ver. 1.0
for Linux
Reaction plus Pro ver. 1.0
for Windows
反応経路最適化
指定可能な中間構造の数任意の数
初期構造の座標軸の自動修正
計算結果を再利用した
最適化計算
量子化学計算手法GaussianのOpt機能に対応するすべての計算手法
基底関数Gaussianで利用可能なすべての基底関数
GUIによるインプットの作成GaussViewにて可能 ※1
アニメーション表示GaussView、VMDにて可能 ※1
最大並列数1ノード搭載コア数 ※2
同梱物ソフトウェア本体、マニュアル、チュートリアル
動作環境 ※3,4OS: Red Hat Enterprise Linux 6 以降
または CentOS 6 以降
ソフトウェア: Gaussian 09 Rev. C01以降
OS: Windows 10, Windows 8.1, Windows 7, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012, Windows Server 2008 R2 (いずれも64bit)
ソフトウェア: Gaussian 09 Rev. C01以降
発売日2016年1月1日2016年4月18日

※ 表示価格は税抜価格です。
※ 保証期間は購入後1年間となります。ソフトウェアの活用方法に関するサポートは別途「Reaction plus 使い方サポート」をご利用ください。
※1 GaussView 5.0.8 for Windows, VMD 1.9.1にて動作確認を行っております。
※2 ノード間並列には対応していません。
※3 本ソフトウェアの動作には、別途Gaussian09が必要です。
※4 すべての環境についての動作を保証するものではありません。特に、セキュリティソフトが常駐しているWindows環境で計算を行う場合、セキュリティソフトの動作により計算が停止することがあります。

価格

Reaction plus Pro ver. 1.0 ( for Linux / for Windows )
200万円 / 1ノード
(アカデミック価格:60万円)

※ アカデミックパッケージに機能制限はありません。ただし、研究成果を論文等で公開の際には本ソフトウェアを使用した旨を記載してください(詳細はこちら)。

サポートオプション

 Reaction plus 使い方サポート
メールサポート出張サポート
内容質問メール対応(ひと月あたり4回)
+
使い方セミナー受講(初回のみ) ※1
対面での質問対応 ※1
価格80万円/年25万円/日 (10時~18時)

※1 遠隔地での実施の場合は別途出張費が発生することがあります。

旧製品との機能比較

製品名Reaction plus Pro ver. 1.0
(2016年1月1日 発売)
Reaction plus ver. 1.0
(2015年5月1日 発売)
指定可能な中間構造の数任意の数1構造まで
初期構造の座標軸の自動修正×
計算結果を再利用した
最適化計算
×
量子化学計算エンジンGaussian09NWChem 6.5
量子化学計算手法GaussianのOpt機能に対応するすべての計算手法HF, B3LYP, M06-2Xなど7種類
基底関数Gaussianで利用可能なすべての基底関数6-31G、cc-pVDZなど24種
最大並列数1ノード搭載コア数

※ 旧製品 Reaction plus についてはこちらをご覧ください。

動作報告

for Linux

 計算機サーバ OSGaussian
CentOS 6.7Gaussian09 Rev.E01
CentOS 6.5Gaussian09 Rev.D01
CentOS 6.4Gaussian09 Rev.D01
CentOS 6.4Gaussian09 Rev.C01

 クライアント OSアプリケーション (アニメーション表示)
Windows 8.1GaussView 5.0.8 (logファイル)
Windows 8.1VMD 1.9.1 (xyzファイル)
Windows 8.1Avogadro 1.1.1 (xyzファイル・logファイル)
※ただし、logファイルについては動作しないことがある
Windows 7GaussView 5.0.8 (logファイル)

for Windows
 OSGaussian
Windows 10Gaussian09 Rev.E01
Windows 8.1Gaussian09 Rev.E01
Windows 8.1Gaussian09 Rev.D01
Windows 7Gaussian09 Rev.E01
Windows 7Gaussian09 Rev.D01
Windows 7Gaussian09 Rev.C01

リリースノート

  • version 1.0
  • version 1.0.0
    • 初版。
  • version 1.0.1
    • Windows環境への対応。
    • スクラッチファイル名の衝突を避けるため、スクラッチファイルをworkディレクトリ内で作成するように変更。
  • version 1.0.2
    • GaussView 6で閲覧時の不具合を修正。
    • ライセンスエラー時の挙動を修正(Windows版)。

※ 本ソフトウェアの内容は予告なく変更することがあります。あらかじめご了承ください。
※ 記載された各社名・各製品名・各ロゴ等は、各社の登録商標または商標です。

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