JPH05216967A - 分子設計支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分子設計支援システムの磁気的性質の指標とな
る電子の上向きスピンと下向きスピンの電子密度の差の
空間分布を簡単に把握装置を提供する。 【構成】計算情報と画面情報を入力する入力手段（ステ
ップ２００）と、上向きスピンと下向きスピンの電子密
度の差を計算する計算手段(ステップ２０１)と、計算結
果を記憶する記憶手段（ステップ２０２）と、画面出力
手段（ステップ２０３）で構成する。 【効果】分子内の電子の上向き，下向きスピンの電子密
度の差の空間分布を計算し、画面に三次元出力するの
で、分子の空間的な磁気的性質を簡単に把握できる。し
かも、利用者が満足する三次元表示が得られるまで、画
面表示を再設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分子設計支援システム
に係り、特に、実験で求めることが困難であり、かつ分
子内の磁気的性質の解明に重要な、分子内の電子の上向
きスピンと下向きスピンの電子密度の差を求め、三次元
的に表示するのに好適な分子設計支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分子内の電子状態の表示方法は、
特願昭64−84392 号明細書に記載のように、分子軌道に
よって得られる結合指標と所定の閾値との大小関係に基
づいて選択的に行い、結合の強さなどの把握を簡素化す
る方法であった。この結合指標として、結合指数，オー
バーラップポピュレーションが用いられている。これら
により、原子間の結合性を理解できる。しかし、これか
らは、分子の磁気的な性質の解明に重要な、分子内の電
子の上向きスピンと下向きスピンの電子密度の差の空間
分布を把握することは出来ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、解析
分子内の電子の上向きスピンと下向きスピンの電子密度
の差の空間分布を簡単に把握する装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、分子軌道計
算で得られた上向きのスピンの電子密度関数と下向きの
スピンの電子密度関数を求め、これらの差を計算し、こ
れらの等高面（二次元では等高線）を、画面を見ながら
利用者が望むような三次元表示になるまで、画面表示制
御パラメータを再入力できる分子設計支援方法及び装置
により達成できる。分子設計支援装置は、入力手段，計
算手段，出力手段と記憶手段で構成される。

【０００５】ここで計算するスピンの電子密度関数の差
は、分子の磁気的性質の正確な指標になる。これは、ス
ピンの電子密度関数の差から以下のことが把握できるの
が理由である。分子内のスピンの電子密度関数の絶対値
の差が大きいところは、スピン−磁気相互作用により磁
場と強く結合する。逆に小さくなるところは、磁場によ
る影響は少ない。

【０００６】

【作用】入力手段から、解析する分子（解析分子）の原
子座標，原子基底，分子軌道計算のための制御パラメー
タと、表示画面を見ながら何度も再設定できる表示制御
パラメータ（等高面設定のための数値と領域や、各等高
面を区別するための色，面，構成する線の種類等）を利
用者が入力できる。

【０００７】計算手段は、入力手段から入力された解析
分子と分子軌道計算に関する情報に基づき、分子軌道計
算を実行し、解析分子のスピン上向きの電子密度関数と
スピン下向きの電子密度関数を求め、両者の電子密度関
数の差を計算する。この電子密度関数の差は、分子内の
空間分布関数となる。分布電子密度関数を計算する座標
は、入力手段から入力された表示制御パラメータに基づ
き決定し、このパラメータから、三次元画面表示に必要
な出力情報も計算する。

【０００８】記憶手段は、計算手段で計算したスピン上
向きの電子密度関数とスピン下向きの電子密度関数に関
する情報を記憶する。それによって、利用者が入力手段
で表示制御パラメータを再設定したとき、再び計算時間
のかかる分子軌道計算を実行する必要はない。

【０００９】出力手段は、入力手段から入力された表示
制御パラメータに基づき計算手段で計算された出力情報
により、上下スピンの電子密度関数の差の三次元画面表
示を実行する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２および
図３を用いて説明する。まず、図２の装置ブロック図を
用いて、図１のフローチャートを説明する。図２の入力
手段（ステップ２００）と記憶手段（ステップ２０２）
から解析したい分子内の原子の種類と座標と分子軌道計
算に関する情報と画面表示に関する情報を入力する（ス
テップ１００）。この情報をもとに計算手段（ステップ
２０１）により分子軌道計算を実行し、上向きスピンと
下向きスピンの電子密度関数を計算する（ステップ１０
１）。さらに、これらの上下スピンの電子密度関数の差
を計算し、記憶手段（ステップ２０２）に記憶する（ス
テップ１０２）。次に、画面情報に基づき、ワイヤフレ
ームあるいはドットサーフェス表示法で、上向きスピン
と下向きスピンの電子密度関数の差を出力手段(ステッ
プ２０３)に画面出力する。このとき、出力図が利用者
の意図する三次元表示ではないとき、入力手段（ステッ
プ２００）により、画面表示方法を再入力する。再設定
された画面出力情報と、記憶手段(ステップ１０２)から
呼び出した上向きスピンと下向きスピンの電子密度関数
に関する情報を用いて、ワイヤフレームあるいはドット
サーフェス表示法で、上向きスピンと下向きスピンの電
子密度関数の差を出力手段(ステップ２０３)に画面出力
する。利用者が満足する三次元表示が得られるまでこの
操作は続く。図３に、ワイヤフレーム表示法で出力した
鉄１３原子クラスタの上向きスピンと下向きスピンの電
子密度関数の差を示す。

【００１１】

【発明の効果】本発明では、解析分子内の電子の上向き
スピンと下向きスピンの電子密度の差の空間分布を計算
し、画面に三次元出力するので、分子の空間的な磁気的
性質を簡単に把握できる効果がある。しかも、利用者が
満足する三次元表示が得られるまで、画面表示の情報を
再設定できる。また、分子軌道計算結果を記憶手段に記
憶するので、計算時間のかかる分子軌道計算は一回だけ
で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフローチャート。

【図２】本発明の装置のブロック図。

【図３】本発明による画面出力の一例の鉄原子クラスタ
の上下スピン電子密度関数の差の説明図。

【符号の説明】

２００…入力手段、２０１…計算手段、２０２…記憶手
段、２０３…出力手段、３００…鉄原子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】解析したい分子内の原子の種類，座標，原
   子基底，計算制御，出力物理量及び画面表示制御パラメ
   ータに関する情報を入力する手段と、前記解析分子の分
   子軌道，電子密度を計算する計算手段と、これらの計算
   結果を記憶する記憶手段及び計算した物理量を表示する
   出力手段から成る分子設計支援装置において、前記計算
   手段により、前記解析分子における電子のスピンが上向
   きの電子密度関数と電子のスピンが下向きの電子密度関
   数を計算し、電子スピンが上向きと下向きの電子密度関
   数の差を求め、入力手段から入力された制御パラメータ
   に基づいて出力手段に前記電子密度関数の差を三次元的
   に表示する手段を含むことを特徴とする分子設計支援装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記入力手段に、前記
   電子スピンが上向きと下向きの電子密度関数の差を、計
   算及び表示したい数値と領域を指定する分子設計支援装
   置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記入力手段にいくつ
   かの互いに重なりあわない領域を入力し、前記計算手段
   で計算されたスピンの電子密度関数の差が、設定された
   これらの範囲内に存在したとき、その値での電子密度関
   数の差の座標を線で結んだ等高曲面として表示する分子
   設計支援装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記出力手段に出力す
   る異なる等高面あるいは等高面を構成する線を、色，面
   または線の種類，太さにより区別して、前記出力手段に
   表示する分子設計支援装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記入力手段に、視点
   と見る方向を入力し、前記出力手段に出力する等高面を
   構成する線の中で、入力した視点からでは、重なりあっ
   て見えない部分を消去して、前記出力手段に表示する分
   子設計支援方法及び装置。
6. 【請求項６】請求項１において、計算した分子軌道の情
   報を前記記憶手段に入力し、出力したい電子密度関数の
   差の場所を何度でも再指定できる分子設計支援装置。