Linux 교육에서 Avogadro 분자 편집기 및 시각화 도구를 사용하는 방법

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  1. 아보가드로 받기
  2. Avogadro를 이용한 분자 모델링\n
  3. 포스 시뮬레이션
  4. DNA/RNA
  5. 크리스털 생성기/뷰어

Avogadro는 분자 편집기 및 시각화 도구이자 가장 진보된 오픈 소스 과학 소프트웨어 도구 중 하나입니다. 이론이 사실적인 모델의 실제 묘사와 결합될 때 교육이 훨씬 더 효과적일 수 있으므로 교육에 유용할 수 있는 많은 기능을 갖추고 있습니다. 다음은 교육에서 Avogadro를 사용하는 방법에 대한 기본 자습서입니다. 나는 버전 1.1.1인 최신 안정 릴리스를 사용하고 있지만 응용 프로그램을 완전히 다시 작성한 버전 2.0.7도 있다는 점에 유의하십시오.

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Avogadro를 사용한 분자 모델링

아보가드로에서 사용되는 모델링 기술의 배후에 있는 아이디어를 얻기 위해 물 분자의 구조를 보여드리겠습니다. 먼저 왼쪽의 "원소\ 버튼을 클릭하고 "기타\ 옵션을 선택하여 주기율표를 엽니다. 여기에서 요소를 클릭한 다음 아무 지점이나 클릭하여 도면 공간에 삽입할 수 있습니다.

아시다시피 아보가드로는 제가 추가한 산소 원자 하나에 수소 원자 두 개를 자동으로 결합시켰습니다. \Adjust Hydrogens\ 옵션을 선택했기 때문입니다. 음이온/양이온으로 작업하려면 이 상자를 선택 취소한 다음 추가된 원자를 왼쪽 클릭하고 커서를 다른 원자로 드래그하여 추가된 요소를 결합할 수 있습니다. . 생성된 채권을 클릭하면 유형이 변경됩니다(더블, 트리플 등).

F10을 눌러 조작 도구 모드로 들어갑니다. 이 모드에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하면 보기를 이동할 수 있으며, 마우스 휠을 사용하여 확대/축소를 수행하고 그리기 영역에서 커서를 드래그하여 보기 안수를 조정할 수 있습니다. 분자를 두 번 클릭하면 자동으로 보기가 분자의 중심에 놓입니다.

같은 모드에 있는 동안 개별 원자를 드래그하여 공간에서 위치를 변경할 수도 있습니다.

그러나 원자는 특정 방식으로 분자를 형성하고 모든 결합은 특정 거리와 에너지를 갖습니다. 측정 도구를 사용하여 정확하게 설정할 수 있습니다. F12 키를 눌러 호출한 다음 두 번째 지점이 각도 측정을 위한 기준점 역할을 하기 때문에 두 번째 지점이 산소 원자인 세 개의 원자를 선택합니다.

본딩 거리는 실제보다 조금 더 길어 보이고, 각도는 생각보다 약간 작긴 하지만 교육용으로 허용되는 범위 내이니 다음 단계로 넘어가도록 하겠습니다.

힘 시뮬레이션

양극성 특성 덕분에 그들 사이에 자연스럽게 형성되는 결합을 시뮬레이션하기 위해 두 개의 물 분자를 추가했습니다. 상단 메뉴 바로 아래 "자동 최적화 도구\ 버튼을 누른 다음 인터페이스 왼쪽의 "시작\ 버튼을 클릭하여 시뮬레이션을 시작합니다. 아래 스크린샷과 같이 두 분자를 정렬하는 "가장 가파른 하강\ 알고리즘을 사용했습니다.

이를 더 잘 보여주기 위해 두 분자에 정전기 전위 묘사를 사용하겠습니다. 상단 패널로 이동하여 Extensions->Create Surfaces로 이동합니다. 열리는 창에서 "색상 기준\ 메뉴의 정전기 전위 옵션을 선택하고 "계산\ 버튼을 클릭합니다.

이제 물 분자 중 하나의 수소 원자가 두 번째 분자의 산소 원자와 정전기적으로 결합하고 있음이 분명합니다. 이것은 학생들이 물 분자의 특성과 물이 왜 그렇게 좋은 용해제인지 이해하는 데 도움이 됩니다.

DNA/RNA

Avogadro의 또 다른 유용한 교육 기능(실제로 수백 가지 중에서)은 DNA 및 RNA와 같은 핵산의 자동 생성입니다. 상단 패널의 Build->Insert->DNA/RNA...로 이동하여 자신의 시퀀스를 추가하고 "Insert\ 버튼을 눌러 드로잉 공간에 모델을 삽입합니다.

이것은 학생들이 지구상의 모든 살아있는 존재의 유전 암호의 형태를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

수정 생성기/뷰어

교육자에게 유용할 수 있는 또 하나의 기능은 Avogadros 크리스탈 생성기/뷰어입니다. 상단 패널 메뉴로 이동하여 Crystallography->Add Unit Cell을 클릭합니다. 그리기 영역에 큐브가 추가됩니다. 오른쪽 상단에서 생성하려는 항목에 따라 큐브 크기 매개변수를 변경할 수 있습니다. 셀에 기본 분자를 추가한 다음 Crystallography->Spacegroup->Fill Unit Cell로 이동하고 목록에서 지정된 유형을 선택합니다.