MoleditPy PySCF Calculator Plugin Tutorial

目的

1,3-ブタジエンの π電子系における分子軌道を可視化し、エネルギー準位が高くなるにつれて「節（Node）」の数が増加する規則性を検証します。

操作手順

Step 1: 分子モデルの構築と計算実行

1. 構造式の描画:
   • メインキャンバスで炭素ツールを選択します。
   • 炭素原子を4つ繋げて鎖状にします。
   • 二重結合の作成: 「二重結合」ツールを選択するか、結合の上にカーソルを合わせてキーボードの '2' を押し、C1-C2間とC3-C4間を変換します。
   • 1,3-ブタジエン の構造になっていることを確認します。
2. 3Dモデルへの変換:
   • ツールバーの "Convert 2D to 3D" ボタンをクリックします。
   • 3D構造が生成されるのを待ちます。
3. プラグインの起動:
   • メニューバーから Extensions > PySCF Calculator を選択します。
   • 計算実行画面（PySCF Calculator）が立ち上がります。
4. 計算設定:
   • Calculation タブを開きます。
   • Job Type を Geometry Optimization に設定します。
   • Method を RKS (Restricted Kohn-Sham) に設定します。
   • Functional を b3lyp に設定します。
   • Set Basis to sto-3g (計算速度優先の最小基底) に設定します。
   • Run Calculation ボタンをクリックして計算を開始します。
   

Step 2: 軌道データの生成 (Post-Calculation Analysis)

計算が完了するとステータスバーに完了通知が表示され、画面下部の Post-Calculation Analysis 領域が操作可能になります。

1. 軌道の選択:
   • 解析リストをスクロールして項目を探します。
   • HOMO-1、HOMO (最高被占軌道)、LUMO (最低空軌道)、および LUMO+1 のチェックボックスにチェックを入れます。

   Pro Tip: Orbital Energy Diagram ボタンをクリックすると、インタラクティブなエネルギー準位図が開きます。HOMO-LUMOギャップの確認や、図上からの軌道選択ができ、便利です。

   

2. Cubeファイルの生成:
   • Generate & Visualize Selected ボタンをクリックします。
   • 注: グリッド上での軌道計算と .cube ファイルへの保存処理が実行されます。これには数秒かかる場合があります。
3. 出力の確認: Visualization Files リストに .cube 拡張子のファイルが追加されたことを確認します。

Step 3: 軌道の比較

Visualization Files リストから各ファイルを選択し、形状を確認します。エネルギー準位が高くなるにつれて「節（ノード）」の数が増えていく様子を確認しましょう。

1. HOMO-1 (Orb 14) 節 0個 (最低エネルギー)

2. HOMO (Orb 15) 節 1個

3. LUMO (Orb 16) 節 2個

4. LUMO+1 (Orb 17) 節 3個 (最高エネルギー)