Spartan – Neu in Spartan 18

Neu in Spartan

Nachfolgend finden Sie die jeweils neuen Features von Spartan in der aktuellsten Version.

Neu in Spartan 18

Spartan 18 weist folgende Neuerungen auf:

  • flexible Konformations-Systeme, neues automatisiertes Boltzmann-basiertes NMR-Verfahren
  • verbesserte Parallelisierung
  • die Möglichkeit, von 3D-Molekülen auf 2D-Skizzen zu wechseln und umgekehrt.

Des Weiteren hat Spartan 18 ein automatisiertes Verfahren, das mit MMFF (molecular modeling force field) beginnt und sich durch eine Reihe von quantenchemischen Berechnungen arbeitet, um zu einer präzisen Boltzmann-Verteilung zu gelangen, die verwendet wird, um NMR-Spektren (sowohl 13C als auch Proton) zu erhalten, zusammen mit anderen Eigenschaften wie Energie, Dipolmoment und Ladungen.

Neu in Spartan Version 16

Grafische Schnittstelle

  • Erweiterung der 2D-Zeichenwerkzeuge, um anorganische und organometallische Moleküle einzubinden (inklusive neuer Vorlagen für funktionelle Gruppen und Liganden)
  • Definition von Übergangszuständen in 2D
  • Automatische Transformation von 2D-Zeichnungen in 3D-Strukturen zu Analysezwecken
  • 3D-Erstellungsfunktion mit der Fähigkeit zur Verknüpfung von Ringen
  • Schneller Zugang zu R/S-Chiralitätsanzeigen (Invertierung von chiralen Zentren oder der absoluten Chiralität im "Build"-Modus

Spezifizierung von Rechnungen

  • Erweiterung von Menüs mit Dialogfeldern um intelligente Auswahlwerkzeuge für Berechnungen für einen großen Bereich an Dichtefunktionalen und wellenfunktionsbasierten Korrelationsmodellen und zusätzliche Basissätze
  • Verbesserte Hinweisfunktion bei Werkzeugen
  • Integrierte Hilfefunktion, die bekannte Fehler in den Einstellungen vor dem Abschicken der Rechnung vorhersieht und zusätzliche erweiterte Hilfestellung bei nicht erfolgreich abgeschlossenen Rechnungen

Visualisierung und Datenanalyse

  • Darstellung von Eigenschaftskarten, z. B. Karte des elektrostatischen Potenzials) optional mit rot-weißer Farbskalierung; dabei kann zwischen standardisierten Eigenschaftsbereichen (ideal für den Vergleich von Molekülen) und absoluten Eigenschaftsbereichen für individuelle Moleküle umgeschaltet werden.
  • Verbesserung der Visualisierung von Makromolekülen durch verfeinerte Bänderdarstellung
  • Verbesserte Arbeitsblattdesigns mit direktem Zugriff auf alle Eigenschaften des entsprechenden Dialogs
  • Direkte Ausgabe der Orbitalenergien eines Orbitalenergie-Diagramms in das entsprechende Arbeitsblatt
  • Integriertes Formelwerkzeug für den Zugriff auf erweiterte Arbeitsblatteigenschaften

Rechenmodelle

  • Dichtefunktional
    (zugänglich über das Dialog-Menü für Berechnungen)
    • GGA-Funktionale: B86PW91, BPW91, B97-D2, SOGGA11, PBE-D3, VV10
    • GH-GGA-Funktionale: B3LYP-D3, B3PW91, B97-3, MPW3LYP, SOGA11-X
    • RSH-GGA-Funktionale: ωB97X-V, ωB97X, CAM-B3LYP, N12-SX, LC-VV10
    • mGGA-Funktionale: B97M-V, M06-L, BMK, M11-L, TPSS-D3
    • GH-mGGA-Funktionale: M06-2X, M08-HX, M08-SO, MPW1B95
    • RSH-mGGA-Funktionale: M11, ωB97M-V, MN12-SX
  • Angeregte Zustände
    Analytische Gradienten für zeitabhängiges Dichtefunktional (TDDFT)-Modelle wurden in Spartan 16 implementiert. Sie ermöglichen es, für angeregte Zustände Geometrien von Gleichgewichts- und Übergangszuständen zu bestimmen. Dies war zuvor auf CIS-Modelle beschränkt.
  • Lösungsmittelmodelle
    Für Hartree-Fock- und Dichtefunktional-Modelle ist in Spartan 16 ein neues Lösungsmittelmodell (C-PCM) zur Bestimmung von Energien, Geometrien und Übergangszustandsoptimierung verfügbar. Lösungsmittelmodelle aus vorangehenden Versionen (SM5.0R, SM5.4, SM8 und SS(V)PE) bleiben weiterhin als so genannte "type-ins" erhalten. Zusätzlich wurde Q-Chems SM12-Implementierung hinzugefügt.
  • Quantenchemische Kombinationsmethoden ("Thermochemical Recipes")
    Die Methoden G4 und G4(MP2) sind in Sparten 16 zu den bereits implementierten Methoden T1, G3 und G3(MP2) hinzugekommen.
  • Basissätze
    In Spartan 16 ist eine große Auswahl an Pople-, Dunning- und Ahlrichs/Weigend-Basissätzen verfügbar. Die Funktion der manuellen Eingabe zur Definition von zusätzlichen Basissätzen wie bisher bleibt erhalten.

Spektroskopie

  • NMR
    Ein empirisches Korrekturschema der dritten Generation für Protonen, 13C- und 19F-Verschiebungen wurde in Spartan 16 implementiert und ist für die Kombinationen B3LYP/6-31G*, ωB97X-D/6-31G* und ωB97X-D/6-311G* verfügbar. Dadurch wird eine erhöhte Genauigkeit unter Verwendung von weniger Parametern als bei der vorangehenden EDF2/6-31G* erreicht.
  • IR/Raman
    ωB97X-D/6-31G*-, B3LYP/6-31G*- und EDF2/6-31G*-Frequenzen werden in Spartan 16 automatisch skaliert, um systematischen Fehlern im Zusammenhang mit der zugrundeliegenden harmonischen Approximation Rechnung zu tragen.
  • UV/Vis
    Berechnungen der angeregten Zustände können in Spartan 16 parallelisiert durchgeführt werden, was zu besseren Ergebnissen bei UV/Vis und Berechnungen von angeregten Zuständen im Generellen führt.

Datenbanken (teilweise nur in Spartan Parallel Suite*)

Die Spartan "Spectra & Properties Database" (SSPD) wurde mit Version 16 von Spartan auf etwa 275.000 Moleküle erweitert und enthält nun ωB97X-D/6-31G*-Einträge, zusätzlich zu den DF2/6-31G*-Einträgen.

Unter Ausnahme einer Sammlung von rund 3.500 Trivialnamen sind alle Einträge nach IUPAC benannt und enthalten eine 2D-Zeichnung, auf die über den Dialog "Molecule Properties" zugegriffen werden kann.

Alle Einträge wurden konformationell gesucht und strukturoptimiert. Des Weiteren sind Molekül- und atomare Eigenschaften und NMR-Spektren für alle Einträge verfügbar. EDF2/6-31G*-Einträge enthalten zusätzlich IR-Spektren. Alle Einträge enthalten die Wellenfunktion zur Echtzeiterzeugung von grafischen Karten der Oberflächeneigenschaften.

* In allen Spartan 16-Versionen ist eine kleine Auswahl an gängigen organischen Standardverbindungen (rund 6.000 Moleküle) enthalten. Die vollständige Datenbank ist nur in der Spartan Parallel Suite 16 enthalten.

Parallelverarbeitung (nur in Spartan Parallel Suite)

In der Spartan Parallel Suite 16 wurde eine Prozedur für die Rechnung mit geteiltem Speicher implementiert, die den Speicherbedarf für parallel stattfindene Rechnungen siginifkant reduziert und die allgemeine Performance um rund 25 % verbessert.

Berechnungen im angeregten Zustand (Energien oder Geometrien) sind nun auch in paralleler Ausführung möglich. In Verbindung mit analytischen Gradienten ermöglicht das eine signifikante Leistungssteigerung bei der Optimierung im angeregten Zustand.

Alle parallelen Fähigkeiten, die bereits in vorangehenden Versionen zur Verfügung standen, wurden mit neuen Prozeduren für die Rechnung mit geteiltem Speicher versehen. Eine Ausnahme davon bildet die Berechnung der vibronischen Frequenzen mittels Dichtefunktional-Modellen.

Neu in Spartan Version 14

  • 2D Sketching
    Spartan'14 stellt Werkzeuge zum Zeichnen organischer Moleküle zur Verfügung und kann diese direkt in 3D-Strukturen umwandeln, wie sie z.B. für Berechungen beim Molecular Modeling benötigt werden. Wedge Marker zeigen dem Anwender die korrekte stereochemische Ausrichtung.
  • Verbesserte NMR-Vorschau
    Die chemischen Verschiebungen aus den EDF2/6-31 G Dichte-Funktional-Berechnungen wurden mit empirischen Daten angepasst, wodurch sich starke Verbesserungen in der Genauigkeit ergaben.
    Die Qualität der angepassten Spektren ist so gut, dass sie:
    • verlässlich die experimentellen NMR-Spektren von Stoffen mit bekannter Struktur vorhersagen,
    • helfen, eine angenommene Struktur zu bestätigen oder zu entkräften,
    • helfen, aus mehreren Strukturen die passende auszuwählen.
  • Erweiterte Spartan Spectra and Properties Database (SSPD)
    Über die SSPD-Datenbank hat Spartan'14 Zugang zu NMR- und IR-Spektren, Strukturen, Energie, usw. von mehr als 250.000 Molekülen. Grafische Modelle können online generiert werden. Tautomere und (de)protonierte Formen werden automatisch mit angezeigt.
  • Selbsterklärende Spektren und Data Plots
    NMR, Raman, UV und Spektren im sichtbaren Bereich, welche die quantenchemischen Modelle aus Spartan'14 nutzen oder aus der SSPD-Datenbank gezogen werden, werden in einer sehr einfachen und selbsterklärenden Form angezeigt. Verbindungen zwischen 1H- oder 13C-Spektren und den Atomen eines Moleküls werden angezeigt, genauso wie zwischen den Banden eines IR- oder Raman-Spektrums und den zugehörigen Schwingungen des Moleküls.
  • Anpassbare Benutzeroberfläche
    Die Spartan-Benutzeroberfläche ist jetzt individuell anpassbar. Die Anzeige der Spektren und Plots sowie die Menüs und Icons können individuell angepasst werden.
  • Touch-Sreen-Funktionalität
    Da immer mehr Computer mit Touch-Screens in Gebrauch sind, unterstützt auch Spartan'14 diese Funktionalität in vollem Umfang.
  • Server
    Spartan'14 Parallel Suite kann sowohl als Datenbank- als auch als Computerserver genutzt werden für z.B. ihren iPod oder ihr iPhone (mit der iSpartan App). Es kann gleichzeitig mit zwei verschiedenen Geräten auf die Spartan Parallel Suite zugriffen werden.

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