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== 概要例==
== 概要 ==
 本FreeFlexは、主に液体および界面系のさまざまな自由エネルギー計算に柔軟に対応できるMDプログラムとして開発された。液体界面でのwater finger座標によって初めてwater finger形成・切断の自由エネルギー障壁が明らかにされたように、既存の方法を超えた新たな座標が求められる場合も多い。<u>FreeFlexは、一般化座標の設定が容易で汎用性が高く、それに対する拘束条件やバイアス・ポテンシャルを課したり、その座標上の自由エネルギー計算を実行しやすいように設計された。</u>
 本ComplexRIは、全反射実験から得たデータを用いて、複素屈折率の分散を調べるためのWebアプリケーションである。複素屈折率の分散を調べることは和周波分光の解析に役立つ。界面SFG分光とは可視光と赤外光の2つの光を照射したときに、界面で選択的に発生する和周波光を検出するもので、2次の非線形効果を応用した分光法であり、近年液体界面や高分子界面などを含めた幅広い界面分析に応用されるようになった。この和周波発生はフレネル係数に大きく影響されており、また、フレネル係数は屈折率に依存した量である。そこで和周波分光を解析するには複素屈折率の分散を調べることが必要であり、本Complexそれを手軽に行えることを目的に開発された。


 現在のFreeFlexは、自由エネルギー計算手法として、
==主な特徴==
*自由エネルギー摂動法 (overlapping distribution法)
*全反射実験の実験データさえあれば、複素屈折率の分散を出すことが可能。
*アンブレラサンプリング法
*適用範囲は赤外領域。これは、和周波分光では官能基を調べることを目的としており、これに一致する光の周波数帯が赤外領域だからである。
*レプリカ交換アンブレラサンプリング法
の3通りをサポートしている。分子モデルは、点電荷および点双極子の分極モデルをサポートする。MD計算のチューニングについても多くの工夫がなされている。


==作成の経緯==
 和周波分光の結果をより正確に解析するための情報として様々な官能基に関する複素屈折率の分散を調べた論文<ref name = "ref1" /><ref name = "ref2" /><ref name = "ref3" />がある。これは全反射実験のデータに基づいて屈折率の分散をまとめたものになっている。本ComplexRIはこれに基づいて、全反射実験のデータさえ与えれば、同じようなフィッティングが簡単に行えるように開発された。<br />
 フィッティング計算には論文<ref name = "ref2" /><ref name = "ref3" />で用いられたものを主として用いている。これは、本研究室の王助教と以前森田グループに所属していた村田によって作成されたものである。本ComplexRIでは初期値を設定しなくてもフィッティングが行えるように、少しアルゴリズムを改良している。これは本研究室の森田教授、王助教の指導の下で上村が実装した。<br />
 また、WebアプリケーションとしてのUIも上村が実装した。


 FreeFlexは、吉川信明君が自らの研究のために作成していたMDプログラムを母体として、2014年度より汎用化を目指した開発が始められた。吉川君、王聆鉴君および森田が開発に加わり、液液界面に関わる吉川、聆鉴君それぞれの研究に必要なMDプログラムを包括する形で開発された。2015年より杉林君、2016年より田原君、2017年より平野君、内藤君、小泉さん、2018年より伊藤君が開発チームに加わって、液液界面での電子移動反応やfaciliated ion transfer、グランドカノニカルMDの研究へと進んでいる。また信田君によってparticle mesh Ewald法やOpenMP並列化が実装され、従来より格段に高速化した。
== チュートリアル ==
:チュートリアルでは4種類全10個の入力について、実際に解析を行い、その結果をもとに説明する。
{|class="wikitable"
! 目次(チュートリアル)
|-
|[[チュートリアル01|チュートリアル01]]:ファイルを入れて解析する(入力1⃣を与える練習)
|-
|[[チュートリアル02|チュートリアル02]]:解析に関する条件を指定する(入力4⃣を与える練習)
|-
|[[チュートリアル03|チュートリアル03]]:ファイルの形式を変える(入力2⃣を与える練習)
|-
|[[チュートリアル04|チュートリアル04]]:実験条件を正しく与える(入力3⃣を与える練習)
|}


== チュートリアル 例==
----


;[[チュートリアル01:水-DCM 界面のシミュレーション]]
==マニュアル==
: FreeFlex の基本的な使用方法のチュートリアルとして、コンパイル、系の作成、MD の実行といった一連の流れを説明する。
: また、計算結果を確認するために [[tools/show_energy.exe|show_energy.exe]] を用いてエネルギーの時間変化をグラフとして表示する。


== 概要 ==
== チュートリアル ==
{|class="wikitable"
{|class="wikitable"
! 目次
! 目次(入力)
|-
|[[入力#入力01|入力01]]:タイトル
|-
|[[入力#入力02|入力02]]:ファイル
|-
|[[入力#入力03|入力03]]:反射率か吸光度か?
|-
|[[入力#入力04|入力04]]:波数範囲
|-
|[[入力#入力05|入力05]]:データの列の指定
|-
|[[入力#入力06|入力06]]:昇順か降順か?
|-
|[[入力#入力07|入力07]]:実験で用いた基質の種類
|-
|[[入力#入力08|入力08]]:入射角
|-
|[[入力#入力09|入力09]]:吸収がないときの屈折率
|-
|[[入力#入力10|入力10]]:残差の指定
|-
|[[入力#入力11|入力11]]:フィッティング関数のパラメータの設定の有無
|}
{|class="wikitable"
! 目次(出力)
|-
|-
|[[#チュートリアル01]]:分散を計算してみよう。
|[[出力#出力01|出力01]]:数値
|-
|-
|[[#チュートリアル02]]
|[[出力#出力02|出力02]]:表
|-
|-
|[[#チュートリアル03]]
|[[出力#出力03|出力03]]:グラフ
|-
|-
|[[#チュートリアル04]]
|[[出力#出力04|出力04]]:アウトプットファイル
|}
|}


;<div id="チュートリアル01" style="font-size: 100%; color:Aqua;>チュートリアル01:水-DCM 界面のシミュレーション</div>
----
*[[#チュートリアル01の解説]]
;<div id="チュートリアル02" style="font-size: 100%; color:Aqua;>チュートリアル02:水-DCM 界面のシミュレーション</div>
*[[#チュートリアル02の解説]]
;<div id="チュートリアル03" style="font-size: 100%; color:Aqua;>チュートリアル03:水-DCM 界面のシミュレーション</div>
*[[#チュートリアル03の解説]]
;<div id="チュートリアル04" style="font-size: 100%; color:Aqua;>チュートリアル04:水-DCM 界面のシミュレーション</div>
*[[#チュートリアル04の解説]]


[https://www.google.co.jp/ google]
==内部処理==


{|class="wikitable"
! 目次(内部処理)
|-
|[[説明01|説明01]]:フィッティング方法
|}
<span style="font-size: 100%; color:red;">※このページを見るにはブラウザとしてchromeを使用されることを推奨しています。ブラウザによっては読み込みにかなり時間がかかることがあります。</span>


;[[チュートリアル01:分散を計算してみよう。]]
: FreeFlex の基本的な使用方法のチュートリアルとして、コンパイル、系の作成、MD の実行といった一連の流れを説明する。
: また、計算結果を確認するために [[tools/show_energy.exe|show_energy.exe]] を用いてエネルギーの時間変化をグラフとして表示する。


----


== チュートリアル解説 ==
==詳細==


{|class="wikitable"
! 目次(詳細)
|-
|[[詳細01|詳細01]]:ローレンツ関数を使う理由
|-
|[[詳細02|詳細02]]:p波とs波の平均値で与えられる理由
|-
|[[詳細03|詳細03]]:屈折率の虚部が吸収を表す理由
|}


----


<div id="チュートリアル01の解説" style="font-size: 170px; color:red;>optional text</div>
[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRIページtopへ]]
*[[#チュートリアル02]]
<div id="チュートリアル02の解説" style="font-size: 160px; color:Lime;>optional text</div>
*[[#チュートリアル03]]
<div id="チュートリアル03の解説" style="font-size: 150px; color:yellow;>optional text</div>
*[[#チュートリアル04]]
<div id="チュートリアル04の解説" style="font-size: 100%; color:Aqua;>optional text</div>
 
==入出力の説明==
 
<span style="font-size: 170px; color:red;">[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRI]</span>


<span style="font-size: 170px; color:red;">[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRI]</span>
==参考文献==
<span style="font-size: 170px; color:red;">[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRI]</span>
<references>
<div id="Unique anchor name 1" style="font-size: 170px; color:red;>optional text</div>
<ref name = "ref1">"Effect of Frequency-Dependent Fresnel Factor on the Vibrational Sum Frequency Generation Spectra for Liquid/Solid Interfaces"
<span style="font-size: 170px; color:red;">[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRI]</span>
Lin Wang, Satoshi Nihonyanagi, Ken-ichi Inoue, Kei Nishikawa, Akihiro Morita, Shen Ye, Tahei Tahara, J. Phys. Chem. C, 123(25) 15665-15673 (2019).</ref>
<span style="font-size: 170px; color:red;">[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRI]</span>
<ref name = "ref2">"Dispersion of Complex Refractive Indices for Intense Vibrational Bands. II Implication to Sum Frequency Generation Spectroscopy"
<span style="font-size: 170px; color:red;">[http://comp.chem.tohoku.ac.jp/mediawiki/index.php/ComplexRI ComplexRI]</span>
Lin Wang, Ryo Murata, Ken-ichi Inoue, Shen Ye, and Akihiro Morita, J. Phys. Chem. B, 125(34), 9804-9810 (2021).</ref>
<ref name = "ref3">"Dispersion of Complex Refractive Indices for Intense Vibrational Bands. I Quantitative Spectra"
Ryo Murata, Ken-ichi Inoue, Lin Wang, Shen Ye, and Akihiro Morita, J. Phys. Chem. B, 125(34), 9794-9803 (2021).</ref>
</references>

2021年12月14日 (火) 17:19時点における最新版


概要

 本ComplexRIは、全反射実験から得たデータを用いて、複素屈折率の分散を調べるためのWebアプリケーションである。複素屈折率の分散を調べることは和周波分光の解析に役立つ。界面SFG分光とは可視光と赤外光の2つの光を照射したときに、界面で選択的に発生する和周波光を検出するもので、2次の非線形効果を応用した分光法であり、近年液体界面や高分子界面などを含めた幅広い界面分析に応用されるようになった。この和周波発生はフレネル係数に大きく影響されており、また、フレネル係数は屈折率に依存した量である。そこで和周波分光を解析するには複素屈折率の分散を調べることが必要であり、本Complexそれを手軽に行えることを目的に開発された。

主な特徴

  • 全反射実験の実験データさえあれば、複素屈折率の分散を出すことが可能。
  • 適用範囲は赤外領域。これは、和周波分光では官能基を調べることを目的としており、これに一致する光の周波数帯が赤外領域だからである。

作成の経緯

 和周波分光の結果をより正確に解析するための情報として様々な官能基に関する複素屈折率の分散を調べた論文[1][2][3]がある。これは全反射実験のデータに基づいて屈折率の分散をまとめたものになっている。本ComplexRIはこれに基づいて、全反射実験のデータさえ与えれば、同じようなフィッティングが簡単に行えるように開発された。
 フィッティング計算には論文[2][3]で用いられたものを主として用いている。これは、本研究室の王助教と以前森田グループに所属していた村田によって作成されたものである。本ComplexRIでは初期値を設定しなくてもフィッティングが行えるように、少しアルゴリズムを改良している。これは本研究室の森田教授、王助教の指導の下で上村が実装した。
 また、WebアプリケーションとしてのUIも上村が実装した。

チュートリアル

チュートリアルでは4種類全10個の入力について、実際に解析を行い、その結果をもとに説明する。
目次(チュートリアル)
チュートリアル01:ファイルを入れて解析する(入力1⃣を与える練習)
チュートリアル02:解析に関する条件を指定する(入力4⃣を与える練習)
チュートリアル03:ファイルの形式を変える(入力2⃣を与える練習)
チュートリアル04:実験条件を正しく与える(入力3⃣を与える練習)

マニュアル

目次(入力)
入力01:タイトル
入力02:ファイル
入力03:反射率か吸光度か?
入力04:波数範囲
入力05:データの列の指定
入力06:昇順か降順か?
入力07:実験で用いた基質の種類
入力08:入射角
入力09:吸収がないときの屈折率
入力10:残差の指定
入力11:フィッティング関数のパラメータの設定の有無
目次(出力)
出力01:数値
出力02:表
出力03:グラフ
出力04:アウトプットファイル

内部処理

目次(内部処理)
説明01:フィッティング方法

※このページを見るにはブラウザとしてchromeを使用されることを推奨しています。ブラウザによっては読み込みにかなり時間がかかることがあります。



詳細

目次(詳細)
詳細01:ローレンツ関数を使う理由
詳細02:p波とs波の平均値で与えられる理由
詳細03:屈折率の虚部が吸収を表す理由

ComplexRIページtopへ]

参考文献

  1. "Effect of Frequency-Dependent Fresnel Factor on the Vibrational Sum Frequency Generation Spectra for Liquid/Solid Interfaces" Lin Wang, Satoshi Nihonyanagi, Ken-ichi Inoue, Kei Nishikawa, Akihiro Morita, Shen Ye, Tahei Tahara, J. Phys. Chem. C, 123(25) 15665-15673 (2019).
  2. 2.0 2.1 "Dispersion of Complex Refractive Indices for Intense Vibrational Bands. II Implication to Sum Frequency Generation Spectroscopy" Lin Wang, Ryo Murata, Ken-ichi Inoue, Shen Ye, and Akihiro Morita, J. Phys. Chem. B, 125(34), 9804-9810 (2021).
  3. 3.0 3.1 "Dispersion of Complex Refractive Indices for Intense Vibrational Bands. I Quantitative Spectra" Ryo Murata, Ken-ichi Inoue, Lin Wang, Shen Ye, and Akihiro Morita, J. Phys. Chem. B, 125(34), 9794-9803 (2021).