معرفی نرم افزار XCrySDen

XCrySDen نرم افزاری برای ترسیم ساختارهای مولکولی و کریستالی است. با استفاده از این نرم افزار به سادگی می توان سطوح و کانتورهای مختلف را بر روی ساختارهای کریستالی سوار کرد و به صورت تعاملی تغییراتی در این سطوح داد. XCrySDen همچنین ابزارهایی برای آنالیز فضای reciprocal مانند انتخاب مسیرهای k در ناحیه برلیون برای رسم band-structure و ترسیم سطوح فرمی دارد.

معرفی نرم افزار OpenBabel

openbabel بسته نرم افزاری قدرتمندی شامل ابزارهای متنوع برای کار با فایل های مختلف حاوی ساختار و اطلاعات شیمی و بیوشیمی است که امروزه مورد استفاده محققان زیادی قرار می گیرد.

این بسته امکان تبدیل فرمت، جستجو، آنالیز و ذخیره داده های مختلف مدلسازی مولکولی، شیمی، ساختارهای حالت جامد و بیوشیمی را فراهم می کند.

ویژگیهای کلیدی:

- توانایی خواندن، ساخت و تبدیل بیش از 110 فرمت مختلف از فایلهای ساختار و اطلاعات مولکولی

- جستجو و فیلتر کردن فایل های ساختار شیمیایی با روش های مختلف

- پشتیبانی از مدلسازی مولکولی، شیمی انفورماتیک و بیوشیمی انفورماتیک

معرفی نرم افزار Molekel

Molekel نرم افزاری برای ترسیم ساختار و سطوح مختلف مولکولی است.

ویژگیهای کلیدی:

- نمایش سطوح مختلف مولکولی شامل: اوربیتال ها، سطوح همسطح از ماتریس چگالی، سطوح همسطح از داده های فایل gaussian cube، سطوح SAS , SES و سطوح واندروالس

- استفاده از روش های مختلف برای تسریع در ارائه نمایش ساختار و سطوح مولکولی

- ساخت انیمیشن از سطوح مولکولی و مدهای ارتعاشی

- ساخت تصاویر با کیفیت بالا 300+ DPI  برای چاپ

- ساخت فایل postscript و pdf

معرفی نرم افزار VMD

Visual Molecular Dynamincs نرم افزاری برای نمایش، انیمیشن سازی و آنالیز ساختارهای بزرگ بیوشیمایی با استفاده از ابزارهای گرافیک 3 بعدی و زبانهای اسکریپت نویسی است. VMD بازه گسترده ای از نمایش های مولکولی، سبک های رنگ آمیزی و ... را فراهم می کند.

ویژگیهای کلیدی:

نمایش تعاملی ( همزمان با انجام پروسه) ساختار مولکولی، خط سیر دینامیک مولکولی، توالی ها و نقشه های چگالی

- سهولت ساخت ساختار، آماده سازی شبیه سازی و آنالیز داده ها

 - اجرای شبیه سازی دینامیک مولکولی به صورت تعاملی

- ابزارهایی برای ساخت انیمیشن 

- قابلیت نمایش نتایج خروجی برنامه های CPMD، GAMESS، GAUSSIAN، ESPRESSO و سازگاری کامل با نرم افزار دینامیک مولکولی NAMD

معرفی نرم افزار Gabedit

Gabedit یک رابط گرافیکی برای برنامه های بسیاری از برنامه های شیمی محاسباتی مانند: GAMESS, Gaussian, Q-Chem, NWChem و ... است.

این نرم افزار از بازه بزرگی از فرمت فایل های ساختار مولکولی پشتیبانی می کند و توانایی نمایش نتایج محاسبات بسیاری از نرم افزارها را دارد. همچنین امکان رسم ساختار و ذخیره آن به فرمت های متفاوت وجود دارد.

ویژگیهای کلیدی:

- توانایی ساخت فایل ورودی برای بسیاری از نرم افزارهای محاسباتی شیمی

- توانایی نمایش نتایج محاسبات گوناگون نرم افزارهای محاسباتی شامل: ساختار مولکولی، اوربیتالهای مولکولی، سطح چگالی الکترون، پتانسیل های الکترو استاتیک و ...

- سبک ها مختلف نمایش برای سطوح مختلف مولکولی

- قابلیت ساخت انیمیشن از مدهای ارتعاشی، و انواع حرکت های مولکولی

- نمایش طیف های RAMAN, IR, UV/Vis

- ذخیره عکس با فرمت های گوناگون

- بهینه سازی ساختار با استفاده از روش MM و پارامترهای Amber 99

معرفی نرم افزار MacMolplt

MacMolplt 7.5 نرم افزاری برای ترسیم ساختارهای مولکولی و مدهای ارتعاشی به صورت سه بعدی و ساخت فایل ورودی برای نرم افزار GAMESS است.

ویژگیهای کلیدی: 

- توانایی خواندن فایل های ورودی و خروجی GAMESS و همچنین فایل های حاوی اطلاعات مختصات واکنش این نرم افزار، IRC و ِDRC

- توانایی خواندن ساختارهای مولکولی با فرمت های xyz, xmol, Molden, و MDL

 - رسم نمودار انرژی و طیف های ارتعاشی IR و RAMAN

 - ساخت انیمیشن از مدهای ارتعاشی نرمال و مختصات واکنش، و قابلیت ترکیب چندین فایل ساختار مولکولی برای ساخت انیمیشن

- پشتیبانی از گروه های نقطه ای مولکولی

 - ساخت و اصلاح ساختارهای مولکولی با استفاده از ابزارهای گرافیکی، مختصات درونی یا مختصات کارتزین

  -  نمایش 3 بعدی اوربیتال ها  و همچنین نمایش 2 بعدی اوربیتالها با استفاده از کانترمپ های چگالی الکترون

 - ترسیم نقشه اختلاف چگالی و ترسیم نقشه پتانسیل الکترواستاتیک

 - ساخت فایل ورودی برای نرم افزار محاسباتی GAMESS

معرفی نرم افزار Gaussview

GaussView نرم افزاری قدرتمند برای ساخت و ترسیم ساختارهای مولکولی و همچنین رابطی گرافیکی برای برنامه محاسباتی Gaussian است.

ویژگیهای کلیدی:

- پشتیبانی از فرمت های مختلف مانند: pdb، mol، mol2، cif، cub، chk، fch

- ساخت فایل ورودی برای نرم افزار gaussian و امکان شروع محاسبه از داخل برنامه

- ساخت مختصات مولکول با استفاده از ابزارهای گرافیکی و ویرایش مختصات درونی ساختار

- نمایش مدهای ارتعاشی و اوربیتالهای مولکولی

- نمایش مسیر واکنش و رسم نمودار انرژی آن

- امکان نمایش همزمان چندین ساختار مولکولی 

- اعمال سطوح مختلف روی ساختار برای انجام محاسبات ONIOM

- ایجاد ساختارهای بلوری به صورت خودکار

معرفی نرم افزار Matlab

Matlab یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و محیط نرم افزاری تعاملی برای انجام محاسبات عددی برنامه نویسی و نمایش نتایج به صورت گرافیکی است. با استفاده از  این نرم افزار می توان  آنالیز داده ها، توسعه الگوریتم ها، ساخت مدل ها و برنامه های کاربردی را انجام داد. مجموعه زبان، ابزارها، و توابع ریاضی داخلی شما را قادر می سازد که راه های مختلف برای رسیدن به جواب مسائل را بسیار سریعتر از نرم افزارهای صفحه گسترده و زبانهای سنتی برنامه نویسی مانند سی یا جاوا بیابید.

معرفی نرم افزار Multiwfn

Multiwfn نرم افزاری قدرتمند برای آنالیز تابع موج است که تقریبا قادر به انجام تمامی آنالیزهای مهم تابع موج (بجز NBO) است.

ویژگیهای کلیدی:

- توانایی خواندن تابع موج از انواع فایلها ورودی مانند wfn، wfx، fch، NBO plotfile، Molden input file و خواندی ساختار فایل از فایل های pdb، xyz، DMOL3، grd، gaussian cub

- آنالیز توپولوژی برای چگالی الکترون (آنالیز AIM)

- آنالیز جمعیت با استفاده از روشهای مختلف: Hirshfeid، VDD، Muliken، Luwdin، Modified MPA و ...

- آنالیز مرتبه پیوند با استفاده از نظریه های مختلف: Mayer bond order، multi-center bond order و ...

- رسم طیف های UV-vis/ECP، RAMAN، IR، VCD

- محاسبه بسیاری از پارامترهای قابل استخراج از توابع موج مانند حجم واندروالس و 

- محاسبه بسیاری از اندیس های مجازی وابسته به تابع موج مانند اندیس های آروماتیسته، HOMA، و ...

- نمایش ساختار مولکولی و اوربیتالها، MO, NBO, natural orbitals، و ...

- نمایش مستقیم نتایج به صورت ساختار سه بعدی، گراف و نمودار

معرفی نرم افزار SAPT

Symmetry-Adapted Perturbation Theory بسته نرم افزاری برای آنالیز برهمکنش های بین مولکولی با استفاده از نظریه اختلال سازگار با تقارن است. بر اساس نظریه SAPT انرژی برهمکنش به صورت مجموعه ای از تصحیحات قابل اختلال توصیف می شود و تجزیه انرژی برهمکنش به مؤلفه های فیزیکی سازنده آن ویژگی منحصر به فرد SAPT است.  این نرم افزار کاربرد بسیار زیادی در مطالعه نیروهای بین مولکولی دارد.

ویژگیهای کلیدی:

- تجزیه انرژی برهمکنش بین مولکولی به مؤلفه فیزیکی سازنده آن

- آنالیز برهمکنش بین دیمرها و تری مر ها

معرفی نرم افزار Quantum Espresso

Quantum Espresso بسته ای یکپارچه از نرم افزارهای متن باز برای محاسبات ساختار الکترونی و مدل سازی در مقیاس نانو است. این بسته از چندین نرم افزار مستقل که بر پایه نظریه DFT، توابع پایه موج مسطح و شبه پتانسیل ها (pesedopotentials) کار میکنند و با هم همکاری و تعامل دارند ساخته شده است. مناسب برای بررسی سیستمهای بلوری.

ویژگیهای کلیدی:

- محاسبه توابع موج با استفاده از روش DFT و پشتیبانی از انواع توابع و روشهای ترکیبی DFT

- جستجوی ساختار بهینه، حالت گذار و مسیر واکنش با استفاده از الگوریتم های متداول و دینامیکی

- دینامیک مولکولی کوانتومی شامل روش ها Car-Parrinello و Born-Openheimer

- محاسبه خواص سیستمهای بلوری با استفاده از  Density-Functional Perturbation Theory

- محاسبه خواص اسپکتروسکوپی

محاسبه انتقال کوانتومی (quantum transport)

معرفی نرم افزار NAMD

NAnoscale Molecular Dynamics نرم افزاری برای پردازش موازی محاسبات دینامیک مولکولی است. NAMD برای شبیه سازی دینامیک مولکولی با کارایی بالا و مولکولهای زیستی بزرگ  طراحی شده است. NAMD با نرم افزار گرافیکی VMD سازگاری کامل دارد و از VMDمیتوان برای تنظیم شبیه سازی و آنالیز خط سیر استفاده کرد.

ویژگیهای کلیدی:

- سازگاری با فایل های AMBER، CHARMM و X-PLOR

- قابلیت تعریف آب یونها به صورت صریح و تعریف حلال ها با استفاده از مدلهای ضمنی

- محاسبه انرژی آزاد شیمیایی (alchemical free energy)

- پشتیبانی از زبانهای اسکریپت نویسی برای سفارشی سازی شبیه سازی

معرفی نرم افزار GROMACS

GROMACS بسته نرم افزاری متنوعی برای انجام محاسبات دینامیک مولکولی است. این نرم افزار با استفاده از قوانین نیوتنی حرکت، رفتار سیستم های داری 100 تا میلیونها ذره را پیش بینی میکند.

GROMACS در درجه اول برای مولکولهای زیستی مانند پروتئین ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک که داری تعداد زیادی برهمکنش پیوندی پیچیده هستند طراحی شده. با این حال با توجه به اینکه GROMACS در محاسبه برهمکنش های غیر پیوندی بسیار سریع عمل میکند کاربردهای زیادی در مورد سیستمهای غیر زیستی مانند پلیمرها پیدا کرده است.

ویژگیهای کلیدی:

- GROMACS حاوی تمامی الگوریتم های متداولی است که از یک نرم افزار مدرن دینامیک مولکولی انتظار می رود.

- GROMACS در مقایسه با نرم افزارهای مشابه کارایی بالاتری دارد.

- کاربرپسند بودن نرم افزار به دلیل سهولت ساخت فایلهای توپولوژی و پارامتر، چک کردن خودکار سازگاری فایل ها، پیام های خطای واضح و قابل فهم همچنین در هنگام انجام کار نرم افزار شما با پیامهای مختلف شما را از روند انجام کار و زمان باقی مانده تا پایان پروسه آگاه میسازد.

- ذخیره داده های خط سیر به صورت مختصر و کم حجم

- حاوی تعداد زیادی ابزار برای آنالیز خط سیر

- GROMACS حاوی چندین الگوریتم پیش رفته است با طولانی تر کردن زمان گامها بدون کم شدن دقت نتایج کارایی و سرعت نتایج را افزایش می دهد.

- بسته نرم افزار GROMACS دارای نرم افزاری برای ساخت توپولوژی پروتئین ها به صورت اتوماتیک است

معرفی نرم افزار Gaussian

گوسین نرم افزار جامع محاسبات ساختار الکترونی و مدلسازی مولکولی است که محبوبیت زیادی بین شیمیدان ها، بیوشیمی دانها و فیزیکدانها دارد. این نرم افزار تقریبا شامل اکثر روشهای کوانتوم مکانیکی برای مدلسازی مولکولی است و با استفاده از این روشها انرژی، ساختار بهینه شده، فرکانس های ارتعاشی و خواص مولکولها و واکنش ها را محاسبه می کند.

ویژگیهای کلیدی: 

- پشتیبانی از جدیدترین روشهای کوانتومی مدلسازی مولکولی

- کارایی بالا برای رایانه های تک هسته ای، چند هسته ای و چندپردازنده

- سهولت ساخت فایل ورودی و کنترل آسان محاسبات

 - جستجوی ساختار بهینه، حالت گذار و مسیر واکنش

 - اعمال چندین سطح محاسباتی مختلف روی قسمت های

مختلف سیستم با استفاده از روش ONIOM

معرفی نرم افزار GAMESS

Gamess نرم افزاری است برای انجام محاسبات شیمی کوانتوم که با هدف ارائه جایگزینی رایگان و متن باز برای نرم افزار Gaussian ساخته شده است. 

ویژگیهای کلیدی: 

- محاسبه تابع موج و همبستگی الکترون با استفاده از روش های CI، MP2، CC و DFT

 - محاسبه ساختار بهینه، حالت گذار و مسیر واکنش

 - محاسبه حالات برانگیخته با استفاده از روش CI , EOM و TD-DFT

 - محاسبه فرکانس های ارتعاشی IR و RAMAN

- شبیه سازی حلال با استفاده از مدلهای پیوسته و گسسته

 - محاسبه آثار نسبیتی

- قابلیت انجام محاسبه بر روی سیستم های بسیار بزرگ با استفاده از روش Fragment Molecular Orbital

- محاسبه تابع موج هسته ای با استفاده از روش های VSCF و NEO

 

معرفی نرم افزار NWChem

NWChem نرم افزاری است که با هدف فراهم کردن ابزارهای شیمی محاسباتی با مقیاس پذیری بالا طراحی شده است. این مقیاس پذیری هم به معنی قابلیت حل مسائل علمی بزرگ و هم معنی توانایی انجام محاسبات کلاسترهای بزرگ از رایانه های موازی است.

ویژگیهای کلیدی:

- مناسب برای نانو ساختارها، مولکولهای زیستی و سیستمهای حالت جامد

- حل مسائل با استفاده از نظریه های کوانتومی، کلاسیکی و روش ها ترکیبی

- حل مسائل برای حالات برانگیخته و پایه

- استفاده از بازه گسترده ای از توابع پایه شامل انواع توابع گوسی و موج مسطح

- محاسبه خواص مولکولی و آثار نسبیتی

- شبیه سازی مولکولی با استفاده از دینامیک مولکولی کلاسیک و کوانتومی