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April 8th, 2020
DOI :
April 8th, 2020
•0:04
Introduction
1:05
Minimum Isolated Glycine (Gly) and Water (H2O) Structure and Energy Determination
2:35
Genetic-Algorithm-Based Configurational Sampling of Gly(H2O)n=1-5
4:51
QM Method Refinement with a Small Basis Set
6:44
Further QM Method Refinement with a Large Basis Set
8:04
Final Energy and Thermodynamic Correction Calculations
10:08
Results: Representative Atmospheric Molecular Cluster Concentration Computation
11:35
Conclusion
Transcript
हमारा प्रोटोकॉल कमजोर-बाध्य आणविक समूहों का अध्ययन करने के लिए एक लचीला और गणनाात्मक रूप से व्यवहार्य दृष्टिकोण प्रदान करता है और उनकी संरचना, गठन और बहुतायत में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए आसानी से लागू किया जा सकता है। इस तकनीक का मुख्य लाभ त्वरित बल-क्षेत्रों और अर्ध-अनुभवजन्य तरीकों से कठोर क्वांटम यांत्रिक तरीकों से सिद्धांत के विभिन्न स्तरों पर आणविक समूहों के इलाज में इसकी दक्षता और लचीलापन है। वायुमंडलीय और एयरोसोल रसायन विज्ञान इस दृष्टिकोण से सबसे अधिक लाभ उठा सकता है जिससे जलवायु परिवर्तन के बेहतर मॉडल हो सकते हैं ।
हालांकि, आणविक समूहों से जुड़े किसी भी क्षेत्र इस दृष्टिकोण का फायदा उठा सकते हैं । उन व्यक्तियों के लिए जिन्होंने कभी इस तकनीक का प्रदर्शन नहीं किया है, सबसे चुनौतीपूर्ण कदम प्रारंभिक कार्यक्रम और स्क्रिप्ट स्थापना और स्थानीय कंप्यूटिंग वातावरण के लिए उनके अनुकूलन हैं। कम्प्यूटेशनल रसायन शास्त्र के लिए नए छात्र स्पष्ट कदम-दर-कदम निर्देशों के दृश्य के माध्यम से उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग समूहों का उपयोग करने में तेजी से सीखने के घटता को दूर कर सकते हैं।
एक आनुवंशिक एल्गोरिदम विन्यास नमूने में उपयोग के लिए अलग ग्लाइसिन अणुओं की एक न्यूनतम ऊर्जा संरचना प्राप्त करने के लिए, एवोगाड्रो में एक नया सत्र खोलें और विज़ुअलाइज़ेशन विंडो में ग्लाइसिन मोनोमर उत्पन्न करने के लिए बिल्ड, इन्सर्ट, पेप्टाइड, ग्लाइसिन, ग्लाइसिन और पेप्टाइड डालें। एक्सटेंशन और गॉसियन पर क्लिक करें और संकेत के अनुसार टेक्स्ट बॉक्स में पहली पंक्ति को संपादित करें। glycine.com के रूप में जेनरेट और कमांड फ़ाइल को सहेजने पर क्लिक करें।
अलग पानी की एक न्यूनतम ऊर्जा संरचना प्राप्त करने के लिए, Avogadro में एक नया सत्र खोलने के लिए और निर्माण, सम्मिलित, और टुकड़ा का चयन करें । फिल्टर टेक्स्ट बॉक्स में पानी डालें, वॉटर फाइल चुनें और डालने पर क्लिक करें। एक्सटेंशन और गॉसियन पर क्लिक करें और संकेत के अनुसार टेक्स्ट बॉक्स में पहली पंक्ति को संपादित करें।
water.com के रूप में जेनरेट और कमांड फाइल को सेव करने पर क्लिक करें। फिर दो कॉम फाइलों को कंप्यूटिंग क्लस्टर में स्थानांतरित करें और उचित सबमिट स्क्रिप्ट का उपयोग करके गॉसियन 09 गणनाएं चलाएं। एक बार गणना कंप्यूटिंग क्लस्टर पर समाप्त हो जाने के बाद, संकेत के अनुसार कमांड में प्रवेश करने वाली न्यूनतम ऊर्जा संरचनाओं की जाइज़ फ़ाइलों को उत्पन्न करने के लिए ओपन बेबेल को कॉल करें।
जेनेटिक एल्गोरिदम-आधारित कॉन्फ़िगरेशनल नमूने के लिए, सभी स्क्रिप्ट और टेम्पलेट्स को एक फ़ोल्डर में जोड़ें और फ़ोल्डर को रिमोट क्लस्टर में कॉपी करें। सुनिश्चित करें कि सभी स्क्रिप्ट निष्पादित हैं और निर्देशों का उपयोग करें जैसा कि निर्देशित करने के लिए संकेत दिया गया है कि पथ पर्यावरणीय चर में लिपियों की निर्देशिका का स्थान जोड़ें। सिद्धांत के सस्ती अर्ध-अनुभवजन्य स्तर पर ग्लाइसिन और पानी के लिए कम ऊर्जा संरचनाओं का एक सेट प्राप्त करने के लिए, ग्लाली-एच2ओ-एन नामक एक निर्देशिका बनाएं जिसके लिए एन पानी के अणुओं की संख्या है और आनुवंशिक एल्गोरिदम गणना चलाने के लिए ग्लाइस-एच2ओ-एन निर्देशिका के तहत जीए नामक एक उपदेशकीय बनाएं।
ओगोलेम इनपुट फाइल्स, मोनोमर्स कार्टेसियन निर्देशांक, और पीबीएस बैच सबमिशन स्क्रिप्ट को जीए निर्देशिका में कॉपी करें और उचित रूप से संशोधित रन का उपयोग करके जीए गणना चलाएं। पीबीएस स्क्रिप्ट सबमिट करें। एक बार गणना पूरी हो जाने के बाद, निर्देशिका को ग्लाइक-एच2ओ-एन जीए पीएम 7 में बदलें और गेटरोटकंसस्ट कमांड को चलाएं, जहां 13 क्लस्टर में परमाणुओं की संख्या है और शून्य और नौ संकेत देते हैं कि नौ के माध्यम से सूचकांक शून्य के साथ 10 संरचनाएं हैं।
यह GA अनुकूलित समूहों के घूर्णन स्थिरांकों की गणना करेगा और rotConstsData_C नामक एक फ़ाइल उत्पन्न करेगा जिसमें सभी जीए अनुकूलित क्लस्टर कॉन्फ़िगरेशन, उनकी ऊर्जा और उनके घूर्णन स्थिरांकों की एक क्रमबद्ध सूची शामिल है। समानताएं एंविशालिस चलाएं। अद्वितीय जीए अनुकूलित समूहों को खोजने और बचाने के लिए इनपुट के रूप में rotConstsData_C फ़ाइल के साथ पाइ स्क्रिप्ट।
PM7 का उपयोग यूनिकस्ट्रक्योर-pm7.data नामक फ़ाइल उत्पन्न करने के लिए फ़ाइल नामकरण लेबल के रूप में किया जाएगा। इसमें अद्वितीय जीए अनुकूलित विन्यासों की एक क्रमबद्ध सूची शामिल है। ग्लाली-एच2ओ-एन जीए निर्देशिका में कंबाइन-जीए का इस्तेमाल करें।
सीएसएच स्क्रिप्ट कई तुलनीय GA रन के लिए परिणामों को संयोजित करने के लिए और यूनिकस्ट्रक्योर-पीएम 7 नाम की एक नई अनूठी संरचना सूची उत्पन्न करने के लिए। ग्लाली-एच2ओ-एन जीए निर्देशिका में डेटा। कार्य निर्देशिका में सटीक संगठन और संरचना होनी चाहिए जैसा कि सचित्र है।
अधिक सटीक क्वांटम यांत्रिक विधि का उपयोग करके एक अर्ध-अनुभवजन्य विधि के आधार पर आनुवंशिक एल्गोरिदम से ग्लाइसिन पानी समूहों की संरचनाओं को परिष्कृत करने के लिए, ग्लाइस-एच2ओ-एन निर्देशिका के तहत क्यूएम नामक एक उपदेशिकणा बनाएं। क्यूएम निर्देशिका के तहत, pw91-sb नाम का एक और उपनिर्देशक बनाएं और क्यूएम pw91-sb निर्देशिका को ग्लाली-एच2ओ-एन जीए निर्देशिका से अद्वितीय संरचना सूची की प्रतिलिपि बनाएं। निर्देशिका को ग्लाली-एच2ओ-एन क्यूएम पीडब्ल्यू91-एसबी में बदलें और छोटे आधार सेट घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत स्क्रिप्ट रन-pw91-sb चलाएं।
सीएसएच जिसके लिए एसबी गणना के इस सेट के लिए एक लेबल है, क्यू कंप्यूटिंग क्लस्टर पर पसंदीदा कतार है, और 10 इंगित करता है कि 10 गणना एक बैच नौकरी में बांटा जाएगा । एक बार सबमिट की गई गणना पूरी हो जाने के बाद, गेटरोटकंसिस्ट-डीएफटी-एसबी का उपयोग करें। ऊर्जा निकालने और छोटे आधार अनुकूलित समूहों के घूर्णन स्थिरांक की गणना करने के लिए सीएसएच स्क्रिप्ट।
यहां, pw91 घनत्व कार्यात्मक उपयोग किया जाता है और एन क्लस्टर में परमाणुओं की संख्या है। समानता का उपयोग करें। अद्वितीय संरचनाओं की पहचान करने के लिए पहले की तरह पाइ स्क्रिप्ट लेकिन लेबल के रूप में एसबी का उपयोग करें।
यूनीकस्ट्रक्चर्स-एसबी में पीडब्ल्यू91 631 प्लस जी स्टार लेवल पर ऑप्टिमाइज्ड यूनिक कॉन्फिगरेशन की लिस्ट सेव किया जाएगा। डेटा फ़ाइल। ग्लाली-एच2ओ-एन क्यूएम निर्देशिका में, संयुक्त गठबंधन-क्यूएम का उपयोग करें।
सीएसएच स्क्रिप्ट कई तुलनीय QM रन से परिणामों को गठबंधन करने के लिए। गठबंधन-क्यूएम। सीएसएच pw91-sb कमांड यूनिकस्ट्रक्चर-एसबी नाम की एक नई अनूठी संरचना सूची उत्पन्न करेगा।
ग्लाली-एच2ओ-एन क्यूएम निर्देशिका में डेटा। बेहतर क्वांटम यांत्रिक विवरण का उपयोग करके ग्लाइसिन और पानी समूहों की संरचनाओं को और अधिक परिष्कृत करने के लिए, क्यूएम निर्देशिका के तहत pw91-lb नामक एक उपनिर्देशक बनाएं। क्यूएम pw91-sb निर्देशिका से क्यूएम pw91-lb निर्देशिका के लिए अद्वितीय संरचनाओं की सूची की प्रतिलिपि और QM pw91-lb करने के लिए निर्देशिका बदल जाते हैं ।
बड़े आधार घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत स्क्रिप्ट रन-pw91-lb चलाएं। सीएसएच जिसके लिए एलबी गणना के इस सेट के लिए एक लेबल है, क्यू कंप्यूटिंग क्लस्टर पर पसंदीदा कतार है, और 10 इंगित करता है कि 10 गणनाओं को एक बैच की नौकरी में बांटा जाना है। एक बार सबमिट की गई गणना पूरी हो जाने के बाद, गेटरोटकॉन्स-डीएफटी-एलबी का उपयोग करें।
बड़े आधार अनुकूलित समूहों के घूर्णन स्थिरांकों की गणना करने के लिए सीएसएच कमांड। यहां, pw91 घनत्व कार्यात्मक उपयोग किया जाता है और एन क्लस्टर में परमाणुओं की संख्या है। समानता का उपयोग करें।
पीडब्ल्यू91 6311 प्लस प्लस जी स्टार स्टार थ्योरी स्तर पर अनुकूलित अद्वितीय विन्यास की एक सूची उत्पन्न करने और अद्वितीय संरचना-पौंड में बचाने के लिए लेबल के रूप में अब से पहले के रूप में पाइ स्क्रिप्ट। डेटा फ़ाइल। वांछित थर्मोकेमिकल सुधारों की गणना करने के लिए आवश्यक ग्लाइसिन और पानी समूहों की कंपन संरचना और ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, क्यूएम pw91-पौंड निर्देशिका से क्यूएम pw91-lb अल्ट्राफाइन निर्देशिका के लिए अद्वितीय संरचनाओं की सूची की प्रतिलिपि और QM/pw91-lb अल्ट्राफाइन के लिए निर्देशिका बदल जाते हैं ।
अल्ट्राफाइन घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत स्क्रिप्ट रन-pw91-lb-ultrafine चलाएं। सीएसएच जिसके लिए यूएफ गणना के इस सेट के लिए एक लेबल है, क्यू कंप्यूटिंग क्लस्टर पर पसंदीदा कतार है, और 10 इंगित करता है कि 10 गणना एक बैच नौकरी में समूहीकृत किया जाना है । यह स्क्रिप्ट स्वचालित रूप से गॉसियन 09 के लिए इनपुट उत्पन्न करेगी और सभी गणनाएं प्रस्तुत करेगी।
एक बार सबमिट की गई गणना पूरी हो जाने के बाद, गेटरोटकंसिस्ट-डीएफटी-एलबी-अल्ट्राफाइन का उपयोग करें। अल्ट्राफाइन अनुकूलित समूहों के घूर्णन स्थिरांकों की गणना करने के लिए सीएसएच कमांड। यहां, pw91 घनत्व कार्यात्मक उपयोग किया जाता है और एन क्लस्टर में परमाणुओं की संख्या है।
समानता का उपयोग करें। यूएफ के साथ अब से पहले की तरह पाइ स्क्रिप्ट, यूएफ के साथ यूएफ के साथ यूएफ के साथ यूएफ के रूप में यूएफ को यूनिकस्ट्रक्योर-यूएफ में pw91 6311 प्लस प्लस जी स्टार स्टार थ्योरी स्तर पर अल्ट्राफाइन अभिसरण मानदंडों के अनुकूलित अद्वितीय विन्यासों की एक सूची उत्पन्न करने और सहेजने के लिए। डेटा फ़ाइल।
इसके बाद रन-थर्मो-pw91 चलाएं। विशिष्ट संरचना-उफ के साथ सीएसएच स्क्रिप्ट। थर्मोडायनामिक सुधारों की गणना करने के लिए इनपुट के रूप में डेटा फ़ाइल।
कमांड लाइन आउटपुट को ग्ली-एच2ओ-एन.xls नाम से अटैच स्प्रेडशीट में कॉपी और पेस्ट करें। इस गणना की कच्ची ऊर्जा के रूप में और बाद में एन दो, तीन, चार के बराबर होती है, और पांच गणना ग्लाई-h2o-n की पहली शीट में जोड़ रहे हैं । एक्सएल्स स्प्रेडशीट, हाइड्रेट वितरण शीट जो विभिन्न तापमानों, सापेक्ष आर्द्रता, और पानी और ग्लाइसिन की प्रारंभिक सांद्रता पर हाइड्रेट्स की संतुलन एकाग्रता की पैदावार करती है, अपडेट की जाएगी।
यहां ग्लाइसिन-वॉटर क्लस्टर्स के सबसे कम इलेक्ट्रॉनिक एनर्जी आइसोमर देखे जा सकते हैं । ध्यान दें कि हाइड्रोजन बांड नेटवर्क जटिलता में कैसे बढ़ता है क्योंकि पानी के अणुओं की संख्या ज्यादातर प्लैनर नेटवर्क से एन में त्रि-आयामी पिंजरे जैसी संरचना तक बढ़ जाती है। इस तालिका में, रन-थर्मो-pw91 के आउटपुट का एक उदाहरण है।
सीएसएच स्क्रिप्ट दिखाई जाती है। प्रत्येक क्लस्टर के लिए, pw91 6311 प्लस जी स्टार स्टार की ऊर्जा पीडब्ल्यू91 6311 प्लस प्लस जी स्टार स्टार स्तर पर गैस चरण इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा से मेल खाती है जो हरट्री की इकाइयों में अल्ट्राफाइन एकीकरण ग्रिड पर गणना के साथ-साथ किलोकैलोरी प्रति तिल की इकाइयों में शून्य बिंदु कंपन ऊर्जा है। प्रत्येक तापमान पर, गिब्स-मुक्त ऊर्जा गठन डेल्टा जी में गणना एनथैल्पी गठन डेल्टा एच को प्रति तिल किलोकैलोरी की इकाइयों में दिया जाता है और प्रति तिल कैलोरी की इकाइयों में गणना की जाती है।
इस तालिका में, जलयोजन और अनुक्रमिक जलयोजन के कुल गिब्स-मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के प्रतिनिधि गणनाएं दिखाई जाती हैं। इन डेटा का उपयोग करके, हाइड्रेटेड ग्लाइसिन की वायुमंडलीय सांद्रता की गणना की जा सकती है। किसी को सही सॉफ़्टवेयर स्थापित करना चाहिए और किसी के स्वयं के कंप्यूटिंग वातावरण को प्रतिबिंबित करने के लिए शामिल लिपियों को जोड़ा जाना चाहिए।
किसी के रास्ते में स्क्रिप्ट के स्थान को जोड़ना महत्वपूर्ण है। इस तकनीक का उपयोग प्रीबायोटिक रसायन के क्षेत्र में योगदान करने के लिए पेप्टाइड बॉन्ड गठन की दिशा में वायुमंडलीय जल समूहों की उत्प्रेरक गतिविधि को निर्धारित करने के लिए किया गया था।
कमजोर रूप से बंधे आणविक समूहों की वायुमंडलीय सांद्रता की गणना कम ऊर्जा संरचनाओं के थर्मोकेमिकल गुणों से की जा सकती है जो आनुवंशिक एल्गोरिदम और अर्ध-अनुभवजन्य और एबी इनिटियो क्वांटम रसायन विज्ञान का उपयोग करते हुए बहु-चरण विन्यास नमूना पद्धति के माध्यम से पाई जाती है।
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