فایل CUBE چیست؟

فرمت فایل CUBE که به عنوان فایل مکعب گاوسی (.cube) نیز شناخته می شود، در شیمی محاسباتی برای ذخیره داده های مولکولی، به ویژه اطلاعات چگالی الکترون حاصل از محاسبات شیمی کوانتومی استفاده می شود. این قالب معمولاً با بسته نرم افزاری گاوسی همراه است که به طور گسترده برای انجام محاسبات ساختار الکترونیکی از ابتدا استفاده می شود.

فایل‌های مکعب گاوسی داده‌های سه‌بعدی را ذخیره می‌کنند که معمولاً نشان‌دهنده چگالی الکترون یا سایر خواص مولکول‌ها هستند که از طریق محاسبات شیمی کوانتومی به‌دست می‌آیند. این فایل حاوی بخش سرصفحه با ابرداده (مانند مبدا، تعداد نقاط داده در امتداد هر محور، و فاصله)، به دنبال شبکه‌ای از مقادیر عددی است که ویژگی مورد نظر (مثلاً چگالی الکترون) را در هر نقطه شبکه در فضا نشان می‌دهد.

فایل مکعب گاوسی (cube.) یک فایل متنی ساده با ساختار خاص است. هدر حاوی اطلاعاتی در مورد سیستم مولکولی و شبکه داده است و مقادیر داده ها در قالب شبکه سه بعدی مرتب شده اند. فایل های مکعب گاوسی اغلب برای تجسم ویژگی های مولکولی با استفاده از نرم افزار تجسم مولکولی استفاده می شوند. برنامه‌هایی مانند VMD (Visual Molecular Dynamics) یا PyMOL می‌توانند فایل‌های مکعب گاوس را برای نمایش سطوح مولکولی، چگالی الکترون یا سایر ویژگی‌های محاسبه‌شده بخوانند.

مثال ساده شده فایل مکعب گاوسی: 

Cubefile Example
Generated by Gaussian
  0  1  0  0  0  0  0  0  0  0
  0.0000000000000000E+00  0.0000000000000000E+00  0.0000000000000000E+00
 50  0.1000000000000000E+01  0.0000000000000000E+00  0.0000000000000000E+00
 50  0.0000000000000000E+00  0.1000000000000000E+01  0.0000000000000000E+00
 50  0.0000000000000000E+00  0.0000000000000000E+00  0.1000000000000000E+01
   0.123456789E+02  0.123456789E+02  0.123456789E+02  0.123456789E+02  0.123456789E+02
   ... (data values for electron density at each grid point)

درباره گاوسیان

Gaussian مجموعه ای از نرم افزارهای کاربردی برای شیمی کوانتومی و شیمی محاسباتی است. تمرکز اصلی گاوسی روی روش‌های شیمی کوانتومی از ابتدا است، که رویکردهای بسیار دقیق اما محاسباتی فشرده برای مطالعه ساختار الکترونیکی مولکول‌ها هستند. این نرم افزار به طور گسترده در محیط های تحقیقاتی و آکادمیک برای کاربردهای مختلف از جمله پیش بینی خواص مولکولی، مطالعه مکانیسم های واکنش و کاوش در ساختارهای مولکولی استفاده می شود.

درباره NWChem

NWChem یک نرم افزار شیمی محاسباتی منبع باز است که برای شبیه سازی های شیمی کوانتومی با کارایی بالا طراحی شده است. این روش از روش‌های اولیه مانند Hartree-Fock و تئوری تابعی چگالی استفاده می‌کند، از محاسبات موازی برای محاسبات کارآمد روی خوشه‌ها پشتیبانی می‌کند، و کاربردهایی در زمینه‌های علمی متنوع، از جمله شیمی محاسباتی، بیوشیمی، و علم مواد پیدا می‌کند. NWChem به دلیل تطبیق پذیری خود شناخته شده است و به محققان اجازه می دهد تا سیستم های شیمیایی مختلف را مطالعه کنند و ماهیت منبع باز آن مشارکت و سفارشی سازی جامعه را تشویق می کند.

درباره VMD

VMD که مخفف Visual Molecular Dynamics است، یک برنامه تجسم مولکولی قدرتمند و پرکاربرد برای نمایش، تجزیه و تحلیل و متحرک سازی مسیرهای دینامیک مولکولی (MD) و همچنین ساختارهای مولکولی ساکن است. این به ویژه در زمینه های شیمی محاسباتی، زیست شناسی مولکولی، و بیوانفورماتیک ساختاری محبوب است. VMD در تجسم ساختارهای مولکولی برتری دارد و رندرهای سه بعدی با کیفیت بالا از مولکول ها و مجتمع های مولکولی ارائه می دهد. از انواع فرمت های فایل مولکولی پشتیبانی می کند.

درباره PyMOL

PyMOL یک سیستم تجسم مولکولی و ابزار نرم افزاری است که برای تجسم سه بعدی ساختارهای مولکولی استفاده می شود. این به ویژه در زمینه های زیست شناسی ساختاری، بیوانفورماتیک، و شیمی محاسباتی محبوب است. PyMOL ارائه رندرهای سه بعدی با کیفیت بالا از ساختارهای مولکولی، به کاربران امکان می دهد تا اشکال، سطوح و تعاملات ماکرومولکول های بیولوژیکی را تجسم و کشف کنند.

چگونه فایل CUBE را باز کنیم؟

فایل CUBE را می توان با استفاده از برنامه های زیر باز کرد و ارجاع داد.

  • NWChem (رایگان) برای (ویندوز، مک، لینوکس)

منابع