ArgusLab jest programem bezpłatnym, oferuje on użytkownikowi możliwość tworzenia struktur chemicznych, umożliwia także wykonanie obliczeń optymalizacji geometrii i własności molekularnych z wykorzystaniem metod półempirycznych MNDO, AM1, PM3 i ZINDO...
Oprócz możliwości tworzenia prostych modeli cząsteczek z atomów program posiada bogatą bazę gotowych struktur, między innymi aromatycznych. Pozwala on także na tworzenie polipeptydów dzięki zawartej w programie bazie aminokwasów.
Konstruowanie cząsteczki
Po uruchomieniu programu należy wybrać z menu File, opcję New pojawi się czarny ekran na którym będzie tworzona struktura. Następnie z menu Tool należy zaznaczyć opcję Builder Tool, pojawi się narzędzie po lewej stronie ekranu służące do wyboru atomów, a także po kliknięciu na odpowiednie zakładki pierścienie aromatyczne i aminokwasy. Pracę rozpoczynamy od wybrania na przykład atomu węgla menu. Przesuwając kursor na czarny ekran, umieszczamy dwa atomy węgla w niedużej odległości od siebie klikając prawym przyciskiem myszki. Powinniśmy uzyskać podobny obraz do tego jak poniżej.
Rys.1 Pierwszy etap tworzenia cząsteczki etanu.
Kolejnym etapem jest utworzenie wiązania C-C, wybieramy opcję Automatic Bonds z drugiego paska narzędzi (czerwona strzałka, rysunek 2) następnie przyciągamy linię na której mamy podaną odległość do drugiego atomu węgla i naciskamy lewy przycisk myszki.
Rys 2. Pasek narzędzi programu ArgusLab.
Pojawia się wiązanie. Aby dodać wodory klikamy tylko na ikonę H znajdującą się w pierwszym pasku narzędzi (niebieska strzałka, rysunek 1). Gotowy cząsteczka powinna wyglądać tak jak na rysunku 3.
Rys 3. Program ArgusLab z przykładową strukturą etanu. (przed optymalizacją geometrii
Taką strukturę możemy następnie poddać procesowi optymalizacji geometrii i zapisać ją. Dostępne formaty zapisu struktury to .agl, .pdb .mol, .xyz.
Obliczenia teoretyczne
Jak już wspomniano program ArgusLab oprócz możliwości samego tworzenia struktur 3D oferuje również możliwość wykonywania obliczeń optymalizacji geometrii z wykorzystaniem metod półempirycznych MNDO, AM1, PM3, ZINDO oraz mechaniki molekularnej. Posiada on także narzędzia do obliczania konturów gęstości elektronowej lub orbitali molekularnych na poziomie półempirycznym i wyświetlania ich, także obliczanie i wizualizację innych własności np.: potencjału elektrostatycznego na powierzchni.
Poniżej zostanie przedstawiony przykład optymalizacji geometrii dla przykładowej cząsteczki etanu. Zakładając że mamy utworzoną i zapisaną wcześniej strukturę etanu, wybieramy z menu Calculation opcję Optimize Geometry. Powinno pokazać się okienko jak na rysunku 4.
Rys 4. Ekran konfiguracyjny optymalizacji geometrii ArgusLaba.
Wybieramy żądaną metodę obliczeń np. AM1, gradient conv ustalamy na 10-2 w celu lepszej optymalizacji geometrii, następnie naciskamy start i możemy obserwować jak w czasie rzeczywistym zmienia się geometria cząsteczki. Po poprawnym zakończeniu obliczeń zostaje wyświetlony napis ?Calculation Finished?. Końcową geometrię etanu przedstawia rysunek 5.
Rys 5. Ekran ArgusLaba z cząsteczką etanu po zakończeniu optymalizacji geometrii.
ArgusLab posiada jeszcze wiele innych funkcji które pozwalają na przeprowadzeniu różnorodnych obliczeń własności molekularnych. Pozwala obliczać stany wzbudzone w UV/vis, momenty dipolowe, momenty magnetyczne, przeprowadzać analizę populacyjną, pozwala animować drgania normalne i wiele innych obliczeń własności molekularnych, których nie sposób szczegółowo opisać w tym krótkim rozdziale. Szczegółowe informacje o programie, a także instrukcję obsługi, należy szukać w pomocy programu lub na stronie internetowej producenta znajdują się tam również linki do innych stron internetowych poświęconych tematyce użytkowania ArgusLaba.
Rafał Koczeń
Referencje
[1] Rafał Koczeń;Oprogramowanie do budowy interaktywnych podręczników i pomocy dydaktycznych ; Praca Magisterska; Uniwersytet Jagielloński, Zakład Metod Obliczeniowych Chemii. 2005 Kraków
[2] ArgusLab: http://www.arguslab.com/
