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Gaussian
Toxicity prediction tool(Derek)
ICH M7
 
 
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Expanding the limits of computational chemistry

Gaussian 16은 전자 구조 프로그램 Gaussian® 시리즈 중 가장 최신 버전으로, 화학자, 화학 공학 엔지니어, 생화학자, 물리학자 및 다른 과학자들에게 전세계적으로 사용 되고 있습니다. Gaussian 16은 양자 역학의 기본 법칙에서부터 다양한 화학적 환경에서의 에너지, 분자 구조, 진동 주파수 및 분자와 반응의 분자 특성을 예측합니다. Gaussian 모델은 실험적으로 관찰하기 어렵거나 불가능한 안정적인 종이나 화합물들 모두 적용할 수 있습니다 (예, 일시적인 중간 단계와 전이 구조).

Gaussian 16은 오늘날 이용 가능한 최신 모델링 기능을 제공하며, 연구할 수 있는 문제와 시스템의 범위를 상당히 확장시킨 여러 가지 새로운 기능과 향상된 기능이 포함되어 있습니다. Gaussian으로 여러분은 이전보다 더 큰 시스템과 좀 더 복잡한 문제, 심지어 보통의 컴퓨터 하드웨어로 모델링 할 수 있습니다.

 
What Sets Gaussian 09 Apart from Other Programs?
Gaussian 16은 정확한 계산을 통해 속임수 없이 완벽한 모델을 만듦
다양한 방법으로 화학 조건 및 크기 문제와 전체 주기율표에 거쳐 전체 범위에 대한 Gaussian 16에
적용할 수 있게 만듦
Gaussian 16은 단일 CPU, Multiprocessor/Multicore 및 Cluster/Network computing 환경에
최첨단 성능을 제공
 
Calculation 설정은 간단하고 쉬우며, 복잡한 기술도 완벽하게 자동화되어 있으며 유연하고, 사용하기 쉬운 옵션으로 필요로 할 때 calculation 세부 사항을 완벽하게 제어할 수 있도록 주어짐
 
모든 alculation 형식의 결과는 GaussView 5에서 자연스럽고 직관적인 그래픽 형태로 보여줌
 
Comprehensive Investigations of Molecules and Reactions
 
Gaussian 16으로, 관심분야에서의 화학적 문제점을 철저히 연구할 수 있습니다. 예를 들어, 빠르고 안정적으로 분자 구조를 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 전이 상태의 구조를 예측하고 정해진 stationary point가 사실은 minima와 전이 상태에 있는지 확인 할 수 있습니다. 고유 반응 경로 (Intrinsic Reaction Coordinate, IRC)에 따라 반응 경로를 계산하고 반응물과 생성물이 주어진 전이 구조로 연결되었는지 확인 할 수 있습니다. Potential energy surface의 완벽한 그림을 가지며 반응 에너지와 장벽을 정확하게 예측 할 수 있습니다
 

The reactants (left), transition structure (center) and products (right), as well as the IRC reaction path, are all computed using the ONIOM facility. The highlighted inset focuses on the active atoms in the high accuracy layer, treated with density functional theory. The grey region outside is a tiny portion of the low accuracy layer, treated with molecular mechanics in the integrated QM:MM method.

Reference: M. Lundberg, T. Kawatsu, T. Vreven,
M.J. Frisch & K. Morokuma, JCTC 5 (2009) 222.

 
Predicting and Interpreting Spectra
 

분광학은 분자 구조와 특성을 연구하는 기본적인 도구입니다. 그러나, 관찰된 스펙트럼은 종종 해석하기가 어렵습니다. 전자 구조 계산의 결과는 이 과정에서 필수적이라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 예상되는 스펙트럼이 관찰된 스펙트럼뿐만 아니라 실험 데이터에 따라 피크 위치와 세기비교로 피크 할당을 결정하기 위해 조사 할 수 있습니다. Gaussian 16은 뛰어난 정확도로 관련된 분광 상수와 분자 성질을 또한 계산 할 수 있습니다. 실험적인 관찰과 이론적인 계산의 조합은 관심 있는 화합물에 대한 매우 정확한 구조와 스펙트럼을 얻을 수 있습니다.

Gaussian 16은 IR과 Raman, NMR, UV/Visible, Vibrational circular dichroism (VCD), Raman optical activity (ROA), Electronic circular dichroism (ECD), Optical rotary dispersion (ORD), Hyperfine spectra (microwave spectroscopy), Franck-Condon, Herzberg-Teller and Franck-Condon/Herzberg-Teller 분석을 포함하여 다양한 스펙트럼을 예측 할 수 있습니다.

 
Modeling NMR.
 

Gaussian 16은 프로그램에서 NMR 기능을 강화하고 있습니다. 스핀-스핀 결합상수 (spin-spin coupling constant)는 스펙트럼 데이터를 정량적으로 나타내기 가장 어려운 것 중 하나입니다. 계산의 정확성은 basis set 사용에 크게 의존합니다. 양자 화학의 standard basis set 중에서 원자가전자에 대해 매우 개발되고 있지만, 핵 가까이의 전자 밀도의 좀 더 정교한 설명은 Fermi Contact (FC) term (보통 스핀-스핀 결합상수의 최대 component)를 예측하는데 필요 합니다. Gaussian에서는 심도 있게 이 문제를 분석하고 DFT framework - 이들 정량을 모델링에 적합하도록 수정된 basis set을 개발하였습니다. 결과는 아래에 요약하였습니다. Gaussian 16은 추가로 일반적인 계산에 대한 standard basis set과 해당되는 FC term에 대한 수정된 basis set을 사용한, NMR spin-spin coupling의 2단계 계산을 자동적으로 수행합니다.

 
Studying Chirality.
 

Chiral 분자는 여러모로 연구 상황에서 매우 중요합니다. Gaussian 16은 최신 분광학 클래스의 두 가지를 포함하여 여러 기술로 키이랄성을 연구할 수 있습니다: VCD와 ROA. 예를 들어, 연구자들은 helical peptide 모델에서 VCD 기능을 사용 하였습니다. 알라닌 (Alanine)으로 구성된 peptide 구조는 coil-like에서 시작하여 C terminus을 지나 마지막으로 α-helical 입니다. VCD 실험은 Ala20과 Ala25 (오른쪽 그림 참조)에서 α-helix는 온도 증가에 따라 마지막으로부터는 noncooperatively하게 풀림을 설명하기 위해 동위원소 라벨링을 사용합니다.

 

이들 시스템에 대한 IR과 VCD 스펙트럼은 Gaussian 16의 솔루션에서 연구하였습니다. Ala25에 대한 결과는 아래와 같습니다. 계산은 실험적인 관찰을 성공적으로 재현하고 “fraying” 정도를 정량화 할 수 있습니다.

 
Experimental References: R. Silva, J. Kubelka, P. Bour, S. Decatur and T. Keiderling,
PNAS 97 (2000) 8313; R. Huang, J. Kubelka, W. Barber-Armstrong, R. Silva, S. Decatur
and T. Keiderling, JACS 126 (2004) 2346. Computational reference in preparation.

 
Predicting Optical Spectra.
 

정상상태 (steady-state) 분광학은 서로 다른 전자 상태에 대한 평형 구조와 포텐셜 에너지 표면을 연구하기 위한 가장 기본적인 도구 중 하나 입니다. 그러나, 이러한 실험 데이터 해석은 보통 간단하지 않습니다. 이러한 상황에서 보통 각각 스펙트럼 기능을 해석하고 할당하는데 지원하는 계산으로부터 크게 활용할 수 있습니다.

이 연구에서 몇 가지는 Gaussian 16의 기능 입니다. 예를 들면, time-dependent DFT 방법은 들뜬 상태 시스템 (바닥 상태에 대한 DFT에 비해서)의 고품질을 보여주고, Franck-Condon과 Herzberg-Teller 분석은 바닥 상태와 들뜬 상태의 진동수 분석으로부터 전자 전이에 대한 진폭을 계산하는데 사용할 수 있습니다. 두 개의 조합은 대형 oscillator strength (진동자 세기)와 forbidden transition (금지된 전이)로 두 전이를 효율적으로 처리하기 위해 사용할 수 있습니다. 용매 효과 (Solvation effect)는 이러한 모델에 포함 될 수 있습니다.

이들 방법은 Herzberg-Teller absorption과 free-base porphyrin (포르피린)의 fluorescence Qx 스펙트럼을 계산하는데 사용되었습니다. 결과는 오른쪽에서 보여줍니다. 이러한 그래프는 ω (흡수) 또는 ω3 (방출)로 나누어 고해상도 quasiline 흡수 및 방출 밴드, 계산과 실험적인 세기 plotting을 비교하여 매우 일치함을 보여줍니다.

 

Predicting Optical Spectra.

 
Predicting Hyperfine Spectra.
 

Gaussian 16은 hyperfine 스펙트럼에 기여하는 가장 중요한 tensor를 계산합니다.Calculation은 전이를 찾기 위해 영역을 제시하고, 좀 더 효율적인 실험을 만들 수 있습니다. 이론적 결과는 observed peak에 대한 스펙트럼의 assignment을 만드는데 유용하며, 낮은 실험적인 데이터로부터 오로지 알아내는데는 어렵거나 불가능합니다. 계산된 tensor은 fitting 작업에서 관찰과 함께 할 수 있습니다. 관찰된 결과의 해석과 fitting에서 calculation의 이용 지원은 비선형 분자 뿐만 아니라 선형 분자에도 연구하는데 도움을 줍니다.

 
 
Explore Diverse Chemical Arenas
 

Gaussian 16의 예측 파워는 다른 화학 context에서에서 만큼 이들은 분광학에서 광범위합니다.

 
Thermochemistry.
 

ΔG의 정확한 예측은 많은 화학 반응을 이해하는데 매우 중요합니다. Gaussian 16은 complete basis set (CBS) 방법, Gaussian-4 방법을 통한 Gaussian-1, 그리고 W1 방법을 포함, thermochemistry 수량을 예측하기 위한 매우 정확한 에너지 방법의 다양함을 제공합니다. ΔG와 ΔH 뿐만 아니라, 여러분들은 가장 많이 이용가능한 정확도에서 화합물의 넓은 범위에 대한 형성, atomization 에너지, 이온화 포텐셜, electron affinity와 proton affinity의 열을 예측할 수 있습니다.

 
Photochemistry and other excited state Processes.
 

이전 분광학 기능을 고려한 이외에도, Gaussian 09는 이들 excited state에서 시스템 연구에 대한 몇몇의 기타 기능을 또한 제공합니다. 이들 기능을 사용하여, 여러분들은 dye와 기타 chromophore의 흡수 성질, pesticide와 기타 화합물의 photodecomposition 비율, 태양 에너지에 대한 포텐셜 물질의 성질 사용, 그리고 많은 기타 연구자들이 동일하게 중요하게 여기는 문제들을 연구할 수 있습니다.

Gaussian 09는 CASSCF 방법, time-dependent DFT 방법, EOM-CCSD 방법 (비교할 만한 정확성과 결합된 cluster single과 double ground state calculation 값)을 포함한, 다양한 크기의 시스템에 대한 적합하고, 이러한 반응 연구를 위한 많은 방법을 제공하며, 분자 시스템의 multireference 설명도 제공할 뿐 아니라 excited state-ground state 포텐셜 에너지 표면 위의 conical 교차 지점을 찾을 수 있도록 이용합니다.

 
Sovent Effect
 

대부분의 분자 성질을 최적화하고 예측할 때 고려할 수 있습니다.. 예를 들면, Alanine peptide chain의 VCD 연구를 우리는 4-5 페이지에 걸쳐 고려하여 해결책을 수행합니다. 이 경우에는, 기체 상에서의 결과는 매우 어렵고 용매 효과는 이 시스템에서 연구하기 위한 결정적입니다. Gaussian 16의 용매 기능은 가장 사용 가능한 접근이고, 이들은 많은 계산 유형에서 기체 상 연구에 대략 유사한 성능을 제공합니다.

 
What is Unique About Gaussian 16's ONIOM Capabilities
현재 많은 프로그램에는 MO:MM 모델의 일부 버전을 포함,
Gaussian 16의 ONIOM 기능으로 더 많은 중요한 방법이 있습니다.
 
MO:MM 그리고 MO:MO 모델 모두 지원하는, 어떠한 layer에 대한 어떠한 방법을 사용하여도 가능하게 하는 기능으로 분석적 frequency를 포함한 semi-empirical 방법의 Gaussian 16의 새로운 실행은 또한 ONIOM calculation을 가능하도록 합니다. 둘 그리고 세개의 layer ONIOM 계산은 모든 기능을 지원
ONIOM는 Gaussian 16의 중요한 부분으로 모든 분자 성질은 ONIOM 계산에 대해 지원, 용액에서의 excited state와 분자 그리고 반응은 ground state, 기체 상 시스템도 추가적으로 지원
에너지, optimization 및 efficient analytic frequency를 제공. 또한, 정확한 IRC 계산을 수행 이들 기능은 stationary point를 특성화하고 매우 큰 분자와 전자 삽입에 따른 포텐셜 에너지 표면을 연구하도록합니다. 파동함수 안전성 테스트 및 optimization도 지원
다른 초기 추측은 이전 작업의 결과를 가져오기를 포함한, 각각의 ONIOM layer에 대해 지정 가능
Gaussian 16에 실행은 효율적이고 신뢰할 수 있습니다.
 
Complex Modeling, Yet Easy-to-Use Features
 

Gaussian 16은 정교한 modeling 기능을 제공하는 강력한 프로그램입니다. 그것은 새로운 사용자도, 쉽게 사용할 수 있습니다. 이들은 간단하고 쉬운 분자와 반응을 연구하기 위해 만든 Gaussian 09에 많은 방법이 있습니다. 예를 들어, 그것은 일관성 있고 직관적인 사용자 입력과 엄선된 기본 설정은 알고리즘 및 절차의 복잡함을 없애고, 여러분이 화학에 집중할 수 있도록 합니다.

 
Automation. Gaussian 16은 많은 화합물 calculation 형태가 전통적으로 단계적으로 별도로 명백하게 수행할 것을 자동화합니다 :
 
Quadratic synchronous transit (QST)는 전이 구조 최적화를 자동적으로 접근, 필요로 하는 반응물, 생성물을 간단하게 제공하고 전이 상태에 대한 광학적인 시작을 추측
많고 다양한 calculation으로 이루어진 CBS, Gaussian-4, 그리고 W1 과를 통한 Gaussian-1에서의 높고 정확한 에너지 모델의 결과는 마지막 에너지 값과 결합. Gaussian 16은 이들 방법의 모두를 자동화하고 최종 모델 에너지를 보고
Gaussian 16의 독립된 초기 추측은 calculation에 대한 초기 추측을 형성하는데 사용한 분자 안에서 fragment을 정의 내 릴 수 있게 하도록 하여 fragment 추측 기능을 제공. 이전에는, 상당한 노력이 antiferromagnetic 전이 금속 복합체와 같 은 시스템에서 ?瑁?초기 추측을 세우기 위해 분자 오비탈을 실험하고 재정리가 요구되어졌습니다.
Gaussian 16은 불안정하고 자동적으로 재최적화한 non-ground state 파동함수에 대한 테스트 파동함수 기능을 제공.
이 기능은 원하는 전자 상태가 modelin되는게 사실인지 확인하기 위한 것으로, 개방형 shell 시스템에서 매우 중요.
결과의 직관적인 프레젠테이션으로 Gaussain 16은 가능한 한 간단하고 이해하는 방식으로 결과를 표시.
최우선으로, GaussView 5는 그래픽 인터페이스를 시각적으로 쉽게 작업하고 검사 결과를 설정할 수 있습니다. 또한 Gaussian 16은 실험 연구에서 익숙하고 인식할 수 있는 형태에서 계산 결과과 관련된 화학을 전달할 수 있게 다양한 기능을 제공
 
Complex Modeling, Yet Easy-to-Use Features
 
Gaussian 16은 정교한 modeling 기능을 제공하는 강력한 프??그?都求? 그것은 새로운 사용자도, 쉽게 사용할 수 있습니다. 이들은 간단하고 쉬운 분자와 반응을 연구하기 위해 만든 Gaussian 16에 많은 방법이 있습니다. 예를 들어, 그것은 일관성 있??직?活岵?사용자 입력과 엄선된 기본 설정은 알고리즘 및 절차의 복잡함을 없애고, 여러분이 화학에 집중할 수 있도록 합니다.
연구 효율성 확대를 위한 최고의 선택
 

Close up of a proton transfer IRC animation in nonheme iron enzyme isopenicillin N synthase (IPNS). This 5368-atom system was studied with the ONIOM method in Gaussian, and the results were visualized in GaussView 5. For illustration clarity, hydrogen atoms in the low layer are omitted from display in both the close up and full molecule views. The ONIOM high accuracy layer is visualized in ball-and-stick format; the low accuracy layer is visualized in wire frame format in the close up view and in tube format in the whole molecule view. Reference: M. Lundberg, T. Kawatsu, T. Vreven, M. J. Frisch and K. Morokuma, JCTC 5 (2009) 222.

Selected α molecular orbitals from a Gaussian calculation on U(II)2(COT)2. Each U(II)COT monomer has 4 U valence electrons available for metal-metal bonding: 2 electrons in f σ-type MOs and 2 unpaired electrons in f δ-type MOs. Beginning at the upper left and moving clockwise, the MOs visualized in GaussView 5 are the LUMO, HOMO, and the second-lowest and next-lowest energy MOs below the HOMO; all have D8h symmetry. Reference: J. Zhou, J. Sonnenberg and H. B. Schlegel, in preparation.

Fe2S2 cluster with phenylthiolates?an open shell singlet system with charge -2?set up for a Gaussian fragment guess calculation to model antiferromagnetic coupling. Each iron atom and bridging sulfur atom is placed in its own fragment, and each phenylthiolate similarly defines a fragment, resulting in a total of eight fragments. The individual charge and spin multiplicity values for each fragment have been labeled in the illustration, and GaussView 5 will place these values into the route section for the Gaussian job automatically.

 
Enhanced Visualization, Expanded Chemistry
 

GaussView는 Gaussian에서 사용 가능한 가장 최신이고 강력한 그래픽 인터페이스입니다. GaussView 5에는 접근이 편하고 쉬운 화학적 관심의 큰 시스템에 따른 작업으로 만들기 위해 디자인된 많고 새로운 특징을 포함하고 있습니다. 또한 Gaussian 16의 새로운 modeling 방법과 특징 모두에 대한 완전한 지원을 제공합니다. 이 간략한 소개는 여러분에게 Gaussian 16과 함께 분자와 반응을 연구하기 위해 GaussView 5을 사용하여 빠르게 사용할 수 있습니다. 우리는 여러분에게 연구하고자 하는 분자를 이 기술로 설명할 수 있도록 해줍니다.

 
 
 
Manipulating and Modeling Large Molecues
 
GaussView 5의 최종 결과를 viewing 및 plotting 하기 위해, Gaussian 16에서 구조적 기능을 수정하고 ONIOM 계산 설정을 통한, PDB 파일에서 분자 importing으로부터 큰 분자 시스템을 연구의 모든 단계를 위한 기능을 제공합니다. GaussView는 많은 기타 일반적인 구조 전환 형식을 또한 가져올 수 있습니다.
 
 

GaussView 5는 PDB 파일로부터 구조의 importing 및 working에 대한 종합적인 지원을 제공합니다

Multi-structure 파일에서 원하는 구조 선택
유저 환경 설정에 따라 자동 또는 수동으로 모든 원자에 수소 원자 추가
하나 또는 그 이상의 residues, chain, helice 또는 기타 정의된 구조 entity에 수소 원자 추가
Individual residue 또는 secondary 구조에서 원자의 하이라이트/선택
마우스로 선택한 어떠한 원자에 대한 residue membership을 ?탉?하?결정
유연한 기준의 다양성을 기반으로 한 ONIOM layer에 원자를 쉽게 assign
Gaussian 16 계산 내의 residue 정보 유지 및 Gaussian 16 결과 검색
 
Building Molecules : Easier Than Ever
 

GaussView 5는 강력한 분자 구축을 제공하고 GaussView 5는 이전보다 더 확장 시켰습니다.

 
Examining Molecular Orbitals and Surfaces
 

분자 orbital 및 기타 분자 특성의 공간적 분포를 연구하는것은 많은 용도에 유용하다. MOs는 bonding 및 기타 화학적 특성에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

 
Preparing Gaussian 16 Calculations
 

GaussView 5는 특정 계산 형식을 그래픽적으로 설정하여 다양한 기능을 통한 모든 Gaussian 16에 대해 지원합니다.

여러 가지 방법으로 ONIOM layer의 원자 assign. GaussView 5에서는 쉽게 분자 메커니즘 원자 형식과 전하를 지정 가능
CASSCF 및 기타 작업에 대한 reorder와 repopulate MOs
Add and redefine redundant internal coordinates
Geometry 최적화 하는 동안 frozen atoms/coordinates 지정
  STQN transition state optimizations에 대한 원자 equivalence 설정
Fragment-specific charges 및 spin multiplicitie의 assign을 포함한, fragment guess/counterpoise calculations의 fragment 정의
Normal 모드 분석에 대한 원자 지정
NMR spin-spin coupling에 대한 원자 지정
Periodic boundary conditions (PBC) calculations을 이용한 고분자, 2D surface 및 crystal의 build unit cell
 
Working with Plots and Spectra
 

GassView 5에서는 예측한 스펙트럼과 기타 플롯이나 그래프와 같은 수치를 제공합니다. Plot과Views/Animations은 Plot/Spectrum이 애니메이션에 해당 프레임을 표시하거나 구조 보기를 변경하여 point 또는 peak를 클릭하여 연결됩니다.

 
Studying Periodic Systems
 

Gaussian 16은 condensed 상에서 정기적인 시스템을 모델로 Periodic Boundary Conditions (PBC) calculation을 수행 ; 고분자, surface 및 crystral. GaussView 5는 이러한 시스템을 구축하??분자 specification을 생성하여 강력한 기능을 제공합니다. 아래의 상자는 space group symmetry 기능을 보여줍니다; 다이아몬드의 space group

   
 
 
 
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