HyperChem | 分子模拟与教学软件_功能

来自 : 搜狐网 发布时间：2021-03-25

原标题：HyperChem | 分子模拟与教学软件

简介：中文：

HyperChem 优秀的分子模拟与教学软件

Hyperchem是一款以质量高，灵活易操作而闻名的分子模拟软件。通过3D对量子化学计算，分子力学及动力学进行模拟。Hyperchem为您提供比其它Windows软件更多的模拟工具： 图形界面，半经验计算方法（AM1，PM3等），UHF，RHF和CI，7.0版新增加的密度泛函。可进行单点能，几何优化，分子轨道分析，蒙特卡罗和分子力学计算，预测可见-紫外光谱。

HyperChem的计算方法包括分子力学、分子动力学和半经验分子轨道方法以及密度泛函理论。HyperChem可以适用于分子性质的计算分析、构象搜索、以及简单的量子化学计算和分子力学模拟等等。

无论是你做化学研究还是普通的化学实验，HyperChem都可以帮你准确无误的分析各种情况，并且还提供了一个非常科学的实验分析环境，可以在环境上分析化学实验的数据，提供了多种设备的端口数据接入。不仅如此，HyperChem还可以将化学研究的各项分析数据包括原子、分子结构加载到里面使用，内置模型库以及绘图工具，方便您自己设计化学分析，并且还有一个可视化的用户界面，其中包括图形，模拟工具等，简洁明了，非常便捷！

功能

1. 结构输入和对分子操作。

2. 显示分子。

3. 化学计算。用量子化学或经典势能曲面方法，进行单点、几何优化和过渡态寻找计算。可以进行的计算类型有：单点能，几何优化，计算振动频率得到简正模式，过渡态寻找，分子动力学模拟，Langevin动力学模拟，Metropolis Monte Carlo模拟。支持的计算方法有：从头计算，半经验方法，分子力学，混合计算等。

4. 可以用来研究的分子特性有：同位素的相对稳定性，生成热，活化能，原子电荷，HOMO-LUMO能隙，电离势，电子亲和力，偶极矩，电子能级，MP2电子相关能，CI激发态能量，过渡态结构和能量，非键相互作用能，UV-VIS吸收谱，IR吸收谱，同位素对振动的影响，对结构特性的碰撞影响，团簇的稳定性。

5. 支持用户定制的外部程序。

6. 其它模块：RAYTRACE模块，RMS Fit，SEQUENCE编辑器，晶体构造器糖类构造器，构像搜寻，QSAR特性，脚本编辑器。

7. 新的力场方法：Amber 2，Amber 3，用于糖类的Amber，Amber 94，Amber 96。

8. ESR谱。

9. 电极化率。

10. 二维和三维势能图。

11. 蛋白质设计。

12. 电场。

13. 梯度的图形显示。

14. 新增功能：密度泛函理论(DFT)计算，NMR模拟，数据库，Charmm蛋白质模拟，半经验方法TNDO，磁场中分子计算，激发态几何优化，MP2相关结构优化，新的芳香环图，交互式参数控制，增强的聚合物构造功能，新增基组。

HyperChem软件特点：

使用鼠标选择，旋转，转换和调整分析结构大小 使用HyperChem Model Builder将基本草图转换为3D结构 定义原子类型，原子质量等特征的可能性 能够添加元素附加化学特征表 能够以Brookhaven PDB，ChemDraw CHM，MOPAC Z矩阵，MDL MOL，ISIS Sketch和Tripos MOL2文件的标准格式导入结构。 查看分子结构作为木包装的颗粒 可以增加风帆冲浪点 在工作空间中显示自定义图像 设置和显示原子的自定义标签 包括能量追踪在内的各种计算 分子动力学模拟

HyperChem 8.0版新增功能：

● 兼容Microsoft Vista

● 第三方软件接口。执行GAMESS，PQS，MOPAC2007，WinGamess，PC-Gamess，Q-Chem，Gaussian等的计算，产生 输入文件，读取输出用于显示轨道，光谱等，接口是开源的，可以对其进行扩充，接到用户自己的代码中。

● 批处理功能

● 所有数值都改为双精度

● Undo和Redo，Draw和Undraw选项；最近4个文件列表

● 结构测量功能；化学取代功能

● 熵和自由能；任意温度的热容；零点能；速率常数；平衡常数

● MP2增加了新功能，只要能做SCF的地方，就能研究后-Hartree-Fock结果

● CI从单点计算菜单中独立出来，使用更简单和方便

● 温度作为全局变量，不仅仅用于分子动力学，蒙特卡罗等

● 计算光谱的线宽

● MM-QM更清晰的定义量子区和经典区

● MD计算中可以固定原子

● 分子力学计算加入电场

● 分子的3D显示

● 对量子力学和分子力学计算进行振动分子

● 箱中粒子，用于教学

● 多种单位系统：kcal/mol，kj/mol，a.u

● 新的半经验方法RM1。RM1方法是重新参数化的AM1，结果优于AM1和PM3，支持的元素有H，C，N，O，P，S，F，Cl，Br，和I

结构输入和操纵

用HyperChem构建分子很简单：只需从元素周期表中选择一个元素，然后单击并拖动鼠标即可绘制结构草图。鼠标围绕键的旋转，立体化学和键的“橡皮筋”控制使更改结构变得容易。广泛的选择，突出显示和显示功能使您可以轻松地关注复杂分子中感兴趣的区域。

使用方便的鼠标控制工具选择，旋转，平移和调整结构大小。修改设置以控制工具的操作。 使用HyperChem的模型生成器将粗略草图转换为3D结构。 用各种取代基（包括您自己的自定义取代基）替换任何选定的氢。 轻松应用构建器约束：指定键长度，键角度，扭转角或所选原子的键几何形状。 指定原子类型，原子电荷，形式电荷和原子质量。 建立簇和复杂的分子组装；移动单个原子和分子就像移动组一样容易。 从氨基酸和核苷酸残基文库构建肽和核酸。 突变残基并逐步构建大分子（可随时更改）。 添加周期性框的预先平衡的水分子用于水的拯救研究。周期性边界条件可以用于其他溶剂系统，也可以不使用溶剂。 从标准文件格式导入结构：Brookhaven PDB，ChemDraw CHM，MOPAC Z-matrix，MDL MOL和ISIS Sketch和Tripos MOL2文件。

分子展示

使用球和棒，融合的CPK球，棒，球和圆柱体或管子显示结构 在任何渲染中添加范德华点。 在同一分子中的任何原子上使用任何渲染。 指定杆或圆柱体的宽度，以及球体的半径。 可以使用立体声和透视图以及质量设置。 在工作空间中显示分子的光线跟踪图像。 选择并命名原子集，以自定义显示或监视属性。 设置和显示原子的自定义标签。 显示显示当前键长或当前计算的量子力学键序的键标签。 使用功能区，β折叠，随机线圈，圆柱体等显示蛋白质骨架，并可选显示侧链。 突出显示潜在的氢键相互作用。 显示偶极矩向量和梯度向量。

计算化学

使用HyperChem通过单点，几何优化或过渡状态搜索计算来探索量子或经典模型势能面。包括热运动的影响以及分子动力学，朗格文动力学或Metropolis Monte Carlo模拟。可以添加用户定义的结构约束。

计算类型

单点计算可确定给定固定几何结构的分子能量和性质。 几何优化计算采用能量最小化算法来定位稳定结构。提供了五种最小化算法。 振动频率计算可以找到优化结构的正常振动模式。可以显示振动频谱，并且可以动画显示与特定过渡相关的振动运动。 过渡状态搜索使用特征向量跟随或同步过渡方法定位与过渡状态相对应的亚稳态结构。然后计算分子性质。 分子动力学模拟计算分子系统的经典轨迹。量子力可以用来模拟反应性碰撞。加热，平衡和冷却时间可用于模拟退火和其他与温度有关的过程的研究。恒定能量和恒定温度模拟均可使用。 Langevin动力学模拟将摩擦力和随机力添加到常规分子动力学中，以建模溶剂碰撞效应，而无需包含明确的溶剂分子。 都会 蒙特卡洛 模拟在给定温度下从统计集合中采样配置，对于探索系统的可能配置以及计算与温度相关的平衡平均值非常有用。 通过单激励配置交互（CI）的兴奋状态。

计算方法

密度泛函理论（DFT）

从各种各样的交换和关联功能中进行选择。 从各种集成网格中选择 从头算起计算和基函数的所有选项（请参见下文）。

从头算量子力学

从许多常用的基础集（STO-1G至D95 **）中进行选择，包括标准的STO-3G，3-21G，6-31G *和6-31G **基础集 可以将额外的基本函数（s，p，d，sp，spd）添加到单个原子或原子组中。 用户还可以使用HyperChem记录的基础集文件格式轻松定义自己的基础集或修改现有基础集。

半经验量子力学

ħ yperChem提供11半经验分子轨道法，利用有机和主族化合物选项，过渡金属络合物，和用于频谱模拟。 从Extended Huckel，CNDO，INDO，MINDO / 3，MNDO，MNDO / d，AM1，RM1，PM3（包括过渡金属），ZINDO / 1和ZINDO / S中进行选择。

分子力学

四个力场为探索分子系统的稳定性和动力学提供了计算上方便的方法。 增加了用户定义的原子类型和参数的灵活性。 从MM（通用力场）和三个专门的生物分子力场中进行选择：Amber，BIO和OPLS。

混合模式计算

HyperChem允许您在分子系统的一部分（例如溶质）上执行量子计算，同时经典地处理系统的其余部分。这种边界技术可用于所有量子方法，并且具有从头算的一些限制。

使用化学家的开发人员套件自定义和扩展HyperChem

简化HyperChem的菜单。添加新的图形和计算功能；为特定的应用程序创建自定义菜单。 与Visual Basic，C，C和FORTRAN程序的接口。添加对话框以及菜单项。例如，您可以使用HyperChem可视化非图形量子化学程序的结构和结果。 将HyperChem过程链接到其他Windows程序，例如MS Word和Excel；将选定的结果定向到这些应用程序，以方便分析和报告。

HyperChem结果

显示

渲染选项：棒，球棒，融合CPK球，球和圆柱体，带有可选点表面的管。

新力场

HyperChem通过包括对该力场的最新修改，为AMBER分子力学方法增加了重要的新功能。AMBER代码支持5种参数集及其相关的功能形式：

琥珀色2 琥珀色3 琥珀色的糖 琥珀色94 琥珀色96 琥珀色99

MM +，AMBER，Charmm和OPLS的默认参数方案

当相关参数文件中缺少显式参数时，任何分子力学计算都可以使用默认参数继续进行计算。当与“原子类型”关联的显式参数不可用时，常规的MM2，AMBER，Charmm和OPLS参数方案将失败。如果使用默认参数，则不会因缺少参数而导致计算失败。

ESR光谱

还可以使用超精细耦合常数的计算值来表征开壳系统的ESR光谱。

电极化率

极化率张量的计算是可用的。

势能图

您可以选择一个或两个结构特征（粘结长度，扭转角等），并根据单个结构特征（2D图）或两个结构特征（3D图）索取势能图。

蛋白质设计

您可以剪切并粘贴任何氨基酸序列。也就是说，可以切出一块，插入一块，或者用一个不同长度的新序列替换一个长度的序列。当然，其余的蛋白质需要进行退火操作以适应这些修饰。

电场

可以在任何计算中叠加施加的电场。例如，如果已施加外部电场，则在分子动力学运行期间，带电系统现在将在工作空间中漂移。现在可以研究电场中的分子行为。

注解

虽然它一直能够在分子的渲染复制HyperChem到文件或到剪贴板，然后渲染转移到绘图或绘画程序准备投影胶片或其他演示材料，直接产生这种物质不留HyperChem现可能。

HyperChem中的注释是一段文本，可以将其放置在工作空间中的任何位置。因为文本可以具有诸如字体，颜色和大小之类的属性，所以可以创建诸如箭头，线条，圆形，矩形和任意数量的其他图形图元的注释。通过注释HyperChem中正在建模的分子，您可以打印工作区并更轻松地向他人描述建模结果。

HyperChem包含许多与创建和操作这些注释相关的功能。因为它们存在于与分子或建模平面无关的平面或层中，所以它们会扩大而不是与HyperChem早期版本的建模发生冲突。通过同时显示或打印两个平面，可以实现丰富的注释选项集。

尽管这不是主要目的，但是HyperChem现在可以用于准备独立于化学和分子建模的插图。

电荷和多重性被保存

现在，总电荷和自旋多重性存储在HIN文件中，并在读取分子HIN文件时恢复。以前，必须为工作空间中的任何新分子交互设置这些参数。

绘图约束

可以限制2D分子的绘制，以使生成的绘制分子具有均匀的键长和角度，并且类似于教科书中可能看到的标准2D分子表示形式。这些约束对随后的2D到3D模型构建没有影响。

图形显示渐变

可以将任何原子上的梯度（力）可视化为矢量。任何一组原子都可以显示这些向量。

债券标签

一组动态更新的标签可用于键以及原子和残基。这些债券标签可以是以下之一：

键长 键序-由机械量子计算

增强的选择能力

HyperChem的操作在很大程度上取决于人们选择原子子集的能力。例如，可以根据各种计算量（例如原子电荷或原子梯度）的范围来选择原子。因此，例如，现在可以选择电荷在-0.1到0.1之间的所有原子。

原子选择选项被组织为基于原子的“字符串”属性（例如原子类型（例如CH））的选择，或基于“数字”属性（例如上述原子电荷）的选择。

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