化学において量子力学を使う分野をこう呼ぶ．最先端ではことさらに「量子力学を使う」ことを強調することはないので，大学のカリキュラムで多用される言葉となっている．
これまで、Apixabanの結晶構造や分子間相互作用について、計算化学を使って少しずつ調べてきました。 今回からは視点を変えて、**「Apixabanは溶媒の中でどのように振る舞うのか？」**を調べていきます。 特に今回注目したのは、 水 メタノール（MeOH） エタノール（EtOH） アセトニトリル（MeCN） DMSO DMF アセトン クロロホルム の8種類の溶媒です。 それぞれについて分子動力学（MD）計算を行い、その軌跡からスナップショットを取り出して、Apixabanと溶媒分子との相互作用エネルギーを計算しました。 さらに、MD最終構造についてESP（静電ポテンシャル）マップも作成…
これまで、Apixaban（アピキサバン）の溶解性を量子化学計算から理解するために、少しずつ計算を進めてきた。 最初は、 「水にはほとんど溶けないのに、なぜDMSOなどには比較的よく溶けるのか？」 という素朴な疑問から始まった。 SMDやCOSMO-RSによる溶媒和計算を行ってみると、単純に「水との相互作用が弱いから溶けない」という説明ではどうも辻褄が合わない。 実際、SMDではApixabanの溶媒和自由エネルギーが、 Water：−40.99 kcal/mol DMSO：−32.72 kcal/mol Methanol：−47.03 kcal/mol となった。 つまり、少なくとも単純な溶…
これまで、Apixabanの溶解度を理論計算から説明できないか、というテーマで計算を進めてきた。 目標は単純だ。 「この溶媒ならよく溶ける」「この溶媒ではほとんど溶けない」 という実験結果を、単なる経験則ではなく、 「なぜその溶解度になるのか」 という分子レベルのエネルギーとして説明したい。 そのためには、溶媒和エネルギーだけを計算しても十分ではない。 分子が溶けるためには、まず結晶から分子を引き離さなければならないからだ。 今回は、これまで計算してきたApixaban結晶の分子間相互作用を一段進め、 「結晶表面からApixaban分子を実際に引き離す」 という計算モデルを設計するところまで進…
― OPI 2.0.0を使ったPython連携を試してみた ― 最近、計算化学の作業をできるだけ自動化できないかと考えている。 現在取り組んでいるのは、ORCAを使った量子化学計算や、xTB2による分子動力学（MD）、溶媒を含む系の計算などだ。 これまでは、 ORCAのインプットを作成 ↓ ORCAを実行 ↓ .outファイルを確認 ↓ 必要な結果を手作業で拾う という流れだった。 しかし、計算が複雑になってくると、この作業を毎回手動で行うのはなかなか大変だ。 そこで今回は、**ORCAをPythonから操作するためのOPI（ORCA Python Interface）**を使って、Windo…
Ollama + Qwen3 + Cline + ORCA-Pi（OPI）をつないでみる 最近、ローカル環境でAIエージェントを動かす環境を少しずつ構築しています。 これまでにもOllamaを使ってローカルLLMを動かしたり、ClineからAIにコードを書かせたりしてきました。 今回さらに一歩進めて、 「ローカルAIエージェントから、実際の量子化学計算環境まで操作できないか？」 ということを試してみました。 最終的に目指しているのは、 Cline ↓ Qwen3 ↓ Python ↓ ORCA-Pi（OPI） ↓ ORCA ↓ 計算結果 ↓ Qwen3 という流れです。 まだ完全な自動化には到…
「量子化学計算をやってみたいけれど、高価なソフトが必要では？」「環境構築が難しそう……」そんな風に思っていませんか？ 実は、現在では完全無料かつブラウザや個人のPCで動かせる強力なツールが揃っています。今回は、全くの初心者が分子の描画から、本格的な計算ソフト「ORCA」を使いこなすまでのステップを実体験に基づいて解説します。 1. まずは「Avogadro」で分子を描いてみる 計算を始めるには、まず「計算したい分子の形」を作る必要があります。そこで最初に導入するのがAvogadro 2です。 役割: 分子エディタ。直感的な操作で原子を並べ、3D構造を作成できます。 ポイント: 「Extensi…
博士号保持者としてたまには研究に関する記事を書こうかなと思い、今回は量子化学の名著『新しい量子化学：電子構造の理論入門(A. Zsabo & N. S. Ostlund著、大野公男・阪井健男・望月祐志訳)』について書かせていただきました。 殆どの大学の量子化学や理論化学、計算化学系の研究室では、新たに配属された学生は、まず初めにこの書籍で量子化学について学ぶ事になるかと思います。 というくらい広く使われており、量子化学の研究レベルの基礎を学ぶ上でのバイブルと言っても過言ではない書籍です。
量子化学 (化学入門コース 6) おさらい継続中。 スペクトルの最大値を与える波長をλmaxとすると、 λmax × T ＝ 一定。 Wienの変位則というそうだ。 スペクトルの理論式から導けるはず。 今調べたら、プランクの式から容易に導ける。温度や周波数の適用限界があるとおもっていたが、厳密な式なんだね。 ウィーンの変位則 - Wikipedia
量子化学 (化学入門コース 6) 第一章のおさらい継続中。p8で1eVの運動エネルギを持つ電子の速度を求める問題があった。大体、秒速600kmともとまる。一方、陽子の場合は、質量が1836倍と大きいため、秒速14kmである。動きが全然違う。ということで、原子核の運動は無視してよい ボルンオッペンハイマ―近似がなりたつのである。 とふと思った。でも、まったく無視できない大きさでもないような。
量子化学 (化学入門コース 6) の第一章のおさらいを始めた。量子化学は、何の役に立つのかが最初に述べられている。その一つとして、『反応によってなにがせいせいするか、また、反応がどのように 進むかを予測することができる。』とある。例えば、エチレン(C2H4)とブタジエン (C4H6)とでシクロヘキセン(C6H10)が反応。エチレン(C2H4)とエチレン(C2H4)とで、 シクロブタン(C4H8)の反応について述べられている。後者は、反応が進みにくいらしい。その理由がわかるというもの。また、エチレンとブタジエンのH原子をそれぞれ -CHO基と-OCH3基で置換した化合物どうしから、オルト構造は進…
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