活動レポート

2016.05.14 北里大学・白金キャンパス

第2回ケモインフォマティクス入門講座
(第11回情報化学入門講座)
初学者のための量子化学計算講習会
~GAMESSを用いた基本的な量子化学計算の演習~

 
2016年5月14日(土)北里大学薬学部白金キャンパスにおいて、第2回ケモインフォマティクス入門講座(第11回情報化学入門講座)として
「初学者のための量子化学計算講習会~GAMESSを用いた基本的な量子化学計算の演習~」
を実施しました。
 
 
 
本入門講座は、無料で使用できる量子化学計算プログラムGAMESSと分子モデリングソフトなどを使用した、基本的な量子化学計算についての実習形式の講習会で、講師は田中雅人(東京大学)、吉田智喜(北里大学)が務め、東京大学、北里大学の学生6名がティーチングアシスタントとしてサポートしてくれました。
 
 
 
当日は79名もの方にご参加していただき、午前中は量子化学計算の基礎についての講義とGAMESSのインプットファイルについての解説、午後は基本的な量子化学計算の演習を解説を交えながら行いました(主に田中が講義や手法の解説を、吉田が量子化学計算の演習を担当)。
 


田中(左)、吉田(右)の二人で講義を行いました。
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今回の講習会では、基本的な量子化学計算として、一点計算、分子軌道など分子の性質の可視化、構造最適化、基準振動解析、相互作用エネルギー計算、溶媒効果の取り扱い方について演習を行いました。講義や解説中に質問をいただいたり、演習中も操作が分からない場合に積極的に挙手をいただいたりと、皆さん熱心に取り組んでいらっしゃいました。
 


計算結果をビューワーで見ています。
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また休憩中や入門講座終了後にも、多くの方から講義中の不明な点や、ご自身の研究等に適用する場合にどのようにしたらよいかなど様々な質問をただき、量子化学計算への関心の高さを感じました。
 


色々なご質問にも対応させてもらいました。
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また、講習会後のアンケートについては、62名の方にご回答いただきました(回答率78%)。ご協力ありがとうございました。アンケートの結果、回答者62名中53名(85%)の方から大変満足・満足と回答いただきました。
 
 
 
今回の講義では理論や基底関数など量子化学計算を行う上で必要な事柄について、なるべく数式を使わないで概要を理解していただけるように心がけました。また、実習に際しては、GAMESSはインプットファイルが若干煩雑であり、通常はターミナル上でコマンドラインを使用して実行するのですが、不慣れな方は入力・実行操作だけでも難しく感じ、時間もかかってしまいます。
 
 
そこで、今回は分子モデリングやインプットファイル作成機能をもつAvogadro2、計算結果を可視化できるwxMacMolPlt、それらを統合的に扱い、ジョブ管理機能をもつMoleQueueを利用することで、コマンドを打たずにマウス操作でインプットの作成から計算結果の表示までを実行できるようにしました。
 


Avogadro2からインプットファイルを作っています。
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また、実習には参加者のノートPCを使用することになっていたため、これらのソフトウェアはWindows/MacOSの両方のOSに対応できるように選定されました。時間の都合上、これらのソフトウェアのダウンロード、インストールおよび設定方法を解説したインストールマニュアルを作成して、事前に準備をお願いしました。
 
 
その甲斐があってか、
・基本的なところから分かりやすく丁寧に説明されていてよかった
・個人では面倒なインストール作業が完了できて大変助かった
・量子化学計算のやり方と気を付けるべきポイントを学ぶことができ、自分で知識を深めるきっかけになった
といったコメントもいただけました。
 
 
その一方で、
・事前準備が大変だった
・遷移状態の計算に興味があり、時間がなくてできなかったのが残念だった
・計算の実習についてはもっと踏み込んだ内容までできればよかった
等のご意見もいただきました。
 
 
PCの操作に不慣れな方や設定によって事前準備作業が上手くいかず、お手間を取らせてしまった方もいらっしゃいました。また、講義や基本操作で時間がかかり、午後の後半の進行が駆け足になり遷移状態を求める計算については端折る形になってしまいました。これらについては反省し、その他挙げていただいた改善点なども含めて、今後の入門講座に活かしていきたいと思います。
 
 
 
今回は各自持参していただいたノートPCを使用するため、水分子など簡単な分子のみを取り扱いましたが、実習で行った基本的な量子化学計算はどのような系であっても使用するものなので、今回の入門講座が量子化学計算を仕事や研究に役立てるきっかけになればと思います。
 


入門講座無事終了です。皆様お疲れ様でした!
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<この記事を書いた人>
田中 雅人
<所属>東京大学理学研究科
 
吉田 智喜
<所属>北里大学薬学部 助教