حساب تركيزات الغلاف الجوي للمجموعات الجزيئية من الكيمياء الحرارية ab initio

يوفر بروتوكولنا نهجًا مرنًا ومجديًا حسابيًا لدراسة المجموعات الجزيئية الضعيفة ويمكن تطبيقه بسهولة للحصول على رؤى حول بنيتها وتشكيلها ووفرتها. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي كفاءتها ومرونتها في معالجة المجموعات الجزيئية على مستويات مختلفة من النظرية من مجالات القوة السريعة والطرق شبه التجريبية إلى الطرق الميكانيكية الكمية الصارمة. ويمكن أن تستفيد كيمياء الغلاف الجوي والهباء الجوي إلى أقصى درجات الاستفادة من هذا النهج الذي يؤدي إلى نماذج أفضل لتغير المناخ.

ومع ذلك، فإن أي مجال ينطوي على مجموعات جزيئية يمكن استغلال هذا النهج. بالنسبة للأفراد الذين لم يسبق لهم تنفيذ هذه التقنية ، فإن الخطوات الأكثر تحديًا هي البرنامج الأولي وتركيب البرنامج وتكيفها مع بيئة الحوسبة المحلية. يمكن للطلاب الجدد في الكيمياء الحسابية التغلب على منحنيات التعلم الحادة في استخدام مجموعات الحوسبة عالية الأداء من خلال التصور من التعليمات خطوة بخطوة صريحة.

للحصول على بنية الطاقة الدنيا لجزيئات الجليسين المعزولة لاستخدامها في أخذ عينات تكوينية خوارزمية جينية، افتح جلسة جديدة في Avogadro وانقر فوق Build، Insert، Peptide، Glycine، و Insert Peptide لتوليد مونومر الجليسين في نافذة التصور. انقر فوق ملحقات و جاوسي وتحرير السطر الأول في مربع النص كما هو مبين. انقر فوق إنشاء وحفظ ملف الأوامر glycine.com.

للحصول على بنية طاقة دنيا للمياه المعزولة، افتح جلسة جديدة في Avogadro وحدد إنشاء وإدراج وتجزئة. أدخل الماء في مربع نص الفلتر، وحدد ملف الماء وانقر على إدراج. انقر فوق ملحقات و جاوسي وتحرير السطر الأول في مربع النص كما هو مبين.

انقر فوق إنشاء وحفظ ملف الأوامر كما water.com. ثم نقل ملفات com جهازي إلى الكتلة الحوسبة وتشغيل الحسابات 09 غاوسية باستخدام البرنامج النصي الإرسال المناسب. وبمجرد الانتهاء من الحسابات على الكتلة الحوسبة، استدعاء بابل مفتوحة لتوليد ملفات xyz من هياكل الطاقة الحد الأدنى دخول الأمر كما هو مبين.

للحصول على عينات التكوينية المستندة إلى الخوارزمية الجينية، قم بإضافة كافة البرامج النصية والقوالب إلى مجلد ثم نسخ المجلد إلى نظام المجموعة البعيد. تأكد من أن كافة البرامج النصية قابلة للتنفيذ واستخدام الأوامر كما هو مشار إليه لإضافة موقع دليل البرامج النصية إلى متغير البيئة المسار. للحصول على مجموعة من الهياكل منخفضة الطاقة للجليسين والمياه في مستوى شبه تجريبي غير مكلفة من النظرية، وإنشاء دليل يسمى غلي-h2o-n الذي ن هو عدد جزيئات الماء وإنشاء دليل فرعي يسمى الجمعية العامة تحت الدليل gly-h2o-n لتشغيل حسابات الخوارزمية الوراثية.

نسخ ملفات الإدخال ogolem، إحداثيات الديكارتية monomers، و برنامج تلفزيوني البرنامج النصي إرسال دفعة في الدليل GA وتشغيل حساب الجمعية العامة باستخدام تشغيل تعديل مناسب. برامج البرمجة النصية إرسال. بمجرد اكتمال الحساب، قم بتغيير الدليل إلى gly-h2o-n GA pm7 وتشغيل الأمر getRotConsts كما هو مبين حيث 13 هو عدد الذرات في الكتلة و الصفر وتسعة تشير إلى أن هناك 10 بنيات مع مؤشرات من صفر إلى تسعة.

هذا سوف يحسب الثوابت الدوران من الكتل المحسنة GA وإنشاء ملف يسمى rotConstsData_C الذي يحتوي على قائمة فرز كافة تكوينات نظام المجموعة المحسنة الجمعية العامة وطاقاتها وثوابتها التناوب. تشغيل التشابهالتحلية. py النصي مع ملف rotConstsData_C كمدخل للعثور على وحفظ فريدة من نوعها GA الأمثل الكتل.

سيتم استخدام Pm7 كتسمية تسمية ملف لإنشاء ملف يسمى uniqueStructures-pm7.data. يحتوي هذا على قائمة مفروزة من تكوينات الجمعية العامة الفريدة المحسنة. في الدليل gly-h2o-n GA، استخدم الجمع-الجمعية العامة.

csh النصي للجمع بين النتائج لعدة يدير الجمعية العامة مماثلة وتوليد قائمة هياكل فريدة جديدة تسمى uniqueStructures - pm7. البيانات في الدليل gly-h2o-n GA. وينبغي أن يكون دليل العمل التنظيم والهيكل الدقيقين كما هو موضح.

لصقل هياكل مجموعات المياه الجليسين من الخوارزمية الجينية على أساس طريقة شبه تجريبية إلى واحدة باستخدام طريقة ميكانيكية كمية أكثر دقة، إنشاء دليل فرعي يسمى QM تحت دليل gly-h2o-n. ضمن الدليل QM إنشاء دليل فرعي آخر باسم pw91-sb ونسخ قائمة UniqueStructures من الدليل gly-h2o-n GA إلى الدليل QM pw91-sb. تغيير الدليل إلى gly-h2o-n QM pw91-sb وتشغيل مجموعة صغيرة من كثافة نظرية وظيفية السيناريو تشغيل pw91-sb.

csh الذي sb هو تسمية لهذه المجموعة من العمليات الحسابية، Q هو قائمة الانتظار المفضلة على الكتلة الحوسبة، ويشير 10 إلى أن 10 حسابات سيتم تجميعها في مهمة دفعة واحدة. بمجرد اكتمال الحسابات المقدمة، استخدم getRotConsts-dft-sb. csh النصي لاستخراج الطاقات وحساب الثوابت التناوب من مجموعات أساس صغير الأمثل.

هنا، pw91 هو كثافة وظيفية المستخدمة وn هو عدد الذرات في الكتلة. استخدام التشابهالتحلية. py النصي كما كان من قبل لتحديد هياكل فريدة من نوعها ولكن استخدام sb كما التسمية.

سيتم حفظ قائمة من تكوينات فريدة من نوعها في pw91 631 بالإضافة إلى مستوى نجم G من نظرية في فريدة من نوعها الهياكل- sb. ملف البيانات. في الدليل Gly-h2o-n QM، استخدم الجمع بين QM.

csh النصي لدمج النتائج من عدة عمليات QM قابلة للمقارنة. الجمع بين QM. Csh pw91-sb سوف تقوم بإنشاء قائمة هياكل فريدة جديدة تسمى uniqueStructures-sb.

البيانات في الدليل gly-h2o-n QM. لمزيد من صقل هياكل مجموعات الجليسين والمياه باستخدام وصف ميكانيكي الكم أفضل، إنشاء دليل فرعي يسمى pw91-lb تحت دليل QM. نسخ قائمة الهياكل الفريدة من الدليل QM pw91-sb إلى الدليل QM pw91-lb وتغيير الدليل إلى QM pw91 رطل.

تشغيل كثافة الأساس الوظيفية كبيرة النصي نظرية تشغيل-pw91-lb. csh الذي lb هو تسمية لهذه المجموعة من العمليات الحسابية، Q هو قائمة الانتظار المفضلة على الكتلة الحوسبة، ويشير 10 إلى أن 10 حسابات يتم تجميعها في مهمة دفعة واحدة. بمجرد اكتمال الحسابات المقدمة، استخدم getRotConsts-dft-lb.

csh الأمر لحساب ثوابت rotational من الكتل محسنة أساس كبير. هنا، pw91 هو كثافة وظيفية المستخدمة وn هو عدد الذرات في الكتلة. استخدام التشابهالتحلية.

py النصي كما كان من قبل الآن مع lb كما التسمية لتوليد قائمة من تكوينات فريدة من نوعها الأمثل في pw91 6311 بالإضافة إلى نجم نجمة مستوى نظرية وحفظ في فريدة من نوعهاStructures رطل. ملف البيانات. للحصول على بنية الذبذبات والطاقات من مجموعات الجليسين والمياه اللازمة لحساب التصحيحات الحرارية الكيميائية المطلوبة، نسخ قائمة هياكل فريدة من دليل QM pw91 رطل إلى دليل QM pw91 رطل ultrafine وتغيير الدليل إلى QM/pw91 رطل ultrafine.

تشغيل كثافة فائقة الكثافة وظيفية السيناريو نظرية تشغيل pw91-lb-ultrafine. csh الذي uf هو تسمية لهذه المجموعة من العمليات الحسابية، Q هو قائمة الانتظار المفضلة على الكتلة الحوسبة، ويشير 10 إلى أن 10 حسابات يتم تجميعها في مهمة دفعة واحدة. هذا السيناريو سوف تولد تلقائيا المدخلات لغاوسي 09 وتقديم جميع الحسابات.

بمجرد اكتمال الحسابات المقدمة، استخدم getRotConsts-dft-lb-ultrafine. csh الأمر لحساب ثوابت التناوب من الكتل الأمثل ultrafine. هنا، pw91 هو كثافة وظيفية المستخدمة وn هو عدد الذرات في الكتلة.

استخدام التشابهالتحلية. py النصي كما كان من قبل الآن مع uf كما التسمية لتوليد وحفظ قائمة من تكوينات فريدة من نوعها الأمثل لمعايير التقارب ultrafine في pw91 6311 بالإضافة إلى نجم G مستوى نظرية في فريدة من نوعهاالنجوم uf. ملف البيانات.

ثم تشغيل تشغيل ثيرمو-pw91. csh النصي مع فريد من نوعهاسيس uf. ملف البيانات كمدخل لحساب التصحيحات الحرارية.

نسخ ولصق إخراج سطر الأوامر إلى جدول البيانات المرفق المسمى gly-h2o-n.xls. كما يتم إضافة الطاقات الخام من هذا الحساب و n اللاحقة اثنين، ثلاثة، أربعة، وخمسة الحسابات إلى الورقة الأولى من gly-h2o-n. xls spredsheet، ورقة توزيع الهيدرات التي تنتج تركيز التوازن من الهيدرات في درجات حرارة مختلفة، والرطوبة النسبية، والتركيزات الأولية من الماء والجليسين سيتم تحديثها.

هنا، يمكن ملاحظة أدنى ايزومرات الطاقة الإلكترونية من مجموعات جليسين المياه. لاحظ كيف تنمو شبكة السندات الهيدروجين في التعقيد كما يزيد عدد جزيئات الماء الانتقال من شبكة معظمهم من الشبكات بلاصقة إلى هيكل ثلاثي الأبعاد مثل قفص في n يساوي خمسة. في هذا الجدول، مثال على إخراج تشغيل-ثيرمو-pw91.

يتم عرض csh النصي. لكل كتلة، والطاقة من pw91 6311 زائد نجمة نجم G بالإضافة إلى الطاقة الإلكترونية مرحلة الغاز في pw91 6311 بالإضافة إلى G نجمة مستوى من الناحية النظرية تحسب على شبكات التكامل فائقة الدقة في وحدات hartrees وكذلك الطاقة الذبذبات نقطة الصفر في وحدات كيلوكالوري لكل الخلد. في كل درجة حرارة، يتم إعطاء دلتا تشكيل enthalpy المحسوب H في دلتا تشكيل الطاقة الخالية من جيبز G بوحدات من سعرات الكيلوحرارية لكل الخلد ويتم إعطاء تشكيل enthalpy المحسوب S بوحدات من السعرات الحرارية لكل مول.

في هذا الجدول، يتم عرض حسابات تمثيلية من مجموع تغيير الطاقة خالية من جيبز من الترطيب والترطيب متتابعة. وباستخدام هذه البيانات، يمكن حساب تركيزات الجليسين المرطب في الغلاف الجوي. يجب على المرء تثبيت البرنامج الصحيح وإضافة البرامج النصية المضمنة لتعكس بيئة الحوسبة الخاصة بك.

إضافة موقع النصوص إلى مسار واحد أمر بالغ الأهمية. وقد استخدمت هذه التقنية لتحديد النشاط الحفاز لمجموعات المياه في الغلاف الجوي نحو تكوين رابطة الببتيد للمساهمة في مجال الكيمياء البريبايوتيكية.