Gabedit:化学之门

作者: Joey Bernard

许多化学软件应用程序可用于在 Linux 上进行科学工作。我曾在本杂志的往期中介绍过其中几款,它们都有各自独特的专长——在某些领域可能比其他软件更好用。因此,根据您的研究内容,您可能需要使用多个软件包来处理所有工作。这就是 Gabedit 将介入帮助您的地方。

Gabedit 为系统上可用的众多化学软件包提供了一个统一的界面。它应该在大多数发行版的软件包管理系统中可用。例如,在基于 Debian 的系统上,您可以使用以下命令安装它


sudo apt-get install gabedit

安装完成后,使用 gabedit 命令启动它。首次启动 Gabedit 时,您会看到一系列窗口,描述运行 Gabedit 所需创建的所有数据目录。左侧窗格显示您可以用于工作的化学程序列表。中央窗格提供两个选项卡,一个用于输入,一个用于结果。

图 1. 首次启动 Gabedit 时,您将获得一个空项目,您可以在其中开始工作。

要开始使用 Gabedit,您需要为您要使用的软件包创建一个新的输入文件。窗口顶部的图标栏提供了 Gabedit 可以使用的各种输入文件类型的按钮。单击其中一个按钮将弹出一个新窗口,您可以在其中输入与该输入文件类型相关的参数。例如,单击第一个按钮会弹出一个窗口,您可以在其中为 GAMESS 创建一个新的输入文件。

图 2. 当您创建一个新的输入文件时,会弹出一个新窗口,您可以在其中输入初始参数。

如果您在工作开始时尝试这样做,实际上会收到错误提示。所有这些程序都依赖于一组原子(定义为几何结构)来执行计算,这意味着您需要首先创建此几何结构。单击“几何结构”菜单项将提供创建新几何结构的不同选项列表。前两个是针对 Gaussian 和 Molpro 的专用选项。对于本例,让我们使用列表底部的两个选项。第一个选项会弹出一个新窗口,您可以在其中选择几何结构类型(例如 XYZ),然后创建一个用于几何结构中的原子表。

图 3. 您需要创建一个将在计算中使用的新几何结构。

在几何编辑器表格内单击鼠标右键将弹出一个弹出菜单,您可以在其中向表格添加新条目。这允许您为几何结构中的新点选择元素、位置和电荷。此几何结构存在于当前项目的内存空间中,这意味着它将可用于 Gabedit 中的其他功能。

图 4. 您可以向几何结构添加单个元素,设置其化学性质。

另一个可用的几何结构功能是绘图功能。您可以通过“几何结构”→“绘图”菜单项访问它。这将弹出一个新窗口,您可以在其中可视化您的分子并在进行任何计算之前对其进行操作。

图 5. 您可以使用绘图功能来可视化原子集合的几何结构。

在这里,您可以编辑现有的几何结构并移动元素,或者您可以向分子添加或移除元素。您甚至可以添加整个功能单元,例如苯环或醇基。

一旦您有了输入文件,您需要通过相应的软件包运行它才能获得结果。如果您希望使用的程序安装在您的本地计算机上并且在您的搜索路径中,它应该可以直接工作。如果它们安装在其他位置,您需要告诉 Gabedit 它们的位置。单击“设置”→“首选项”菜单项将弹出一个新窗口,您可以在其中设置运行相关程序所需的命令。

图 6. 您可以为每个可用的化学软件包设置特定的命令。

然后,您可以通过单击图标栏中的运行按钮或单击“运行”→“运行计算化学程序”菜单项来运行程序。这将弹出一个新窗口,您可以在其中设置此运行的参数。

图 7. 您可以在同一窗口中设置本地运行或远程运行的参数。

对于本地运行,您可以设置参数,包括要使用的程序、要运行的文件夹以及要执行的文件名和命令。如果选择“远程主机”,您可以选择要通过其进行通信的协议以及要通信的主机。您还可以设置要使用的用户名和密码,以及远程计算机上的工作目录。如果您发现最初选择的程序不是最佳的,您可以尝试另一个程序。通过单击“工具”→“Open Babel”菜单项,您将获得一个窗口,允许您将输入文件从一种文件格式转换为另一种文件格式。这样,您可以在不同的软件包中重用您之前的工作。

Gabedit 不仅在设置和运行计算化学问题方面很有用,而且在分析后续结果方面也很有用。分析功能在“工具”菜单项下可用。您可以选择加载文件以进行基本 XY 绘图,并且可以选择“工具”→“XY 绘图仪”菜单项以调出绘图窗口。右键单击绘图窗口会弹出一个菜单,您可以在其中更改绘图的选项以及加载要绘制的数据文件。还有一个选项可以通过单击“工具”→“等高线绘图仪”菜单项来绘制等高线图。

图 8. 您可以对计算结果进行等高线图绘制。

此外,还有一整套光谱分析,您也可以应用。您可以进行红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱和 ECD 光谱分析。对于“工具”菜单中的每个选项,您可以从多种不同的文件格式(包括特殊的 Gabedit 文件格式)加载输出文件。

在“工具”菜单的“核磁共振谱”条目下,您可以选择加载先前计算的结果文件或 NMR 自旋-自旋裂分模拟。

图 9. 您可以为选择的分子进行核磁共振谱模拟。

在这里,您可以设置多个选项,例如线形和缩放比例。如果您右键单击绘图窗口,您将拥有与其他绘图窗口相同的选项。您还可以添加更多数据集、更改绘图详细信息或整体颜色主题。

借助 Gabedit,您可以使用统一的用户界面来使用相当多的可用化学软件包。在进行更复杂的研究或探索性工作时,能够使用多个软件包肯定会使一切更易于处理。您还可以通过添加自己的功能单元或更改工作中要使用的分子力学参数来扩展 Gabedit 中的选项。希望 Gabedit 可以帮助您的研究进入新的领域。

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