分子構造と結晶構造の探し方

Last updated at 2024-11-02Posted at 2021-01-15

分子や結晶の計算を行うために構造を探す際に参考になると思われる情報を記載します。
以下のデータベースの一部にはAPIがあり、便利に使えると思います。

CCCBDB

Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database

メニューバーのExperimentalあるいはCalculatedを選択します。
たとえばExperimental>Geometry>Experimental geometriesを選択するとchemical formulaを入力する画面に移動します。
画面のフォームに化学式を入力すると分子や状態を選択する画面が現れます。自分の希望するものに近いものを選択します。
画面下方に"Calculated geometries"というリンクがありますのでクリックします。
様々な手法（密度汎関数、波動関数理論）と基底関数を用いて最適化された構造（geom）が表示されます。
例えばCCSD(T)、6-31G*基底のgeomをクリックすると構造情報が現れます。
原子位置の下にtab delimited dump of previous tableというボタンがあるのでそれをクリックするとコピー可能なカーテシアン座標での原子位置（Angstrom）が表示されますので、これをコピーし適当なファイルにペーストして使用します。

PubChem

PubChem
分子、分子結晶、あるいは無機結晶構造のデータベース。

トップページで構造を探したい分子名等を入力して検索
3D Conformerの項の"Download"からフォーマットを選択してダウンロード。Avogadroを使って変換できるのでSDFを選択します。
AvogadroでSDFファイルを開いてXYZへとexportすると良いでしょう。

あるいはPubChemPyを使って構造ファイルをダウンロードするのも良いでしょう。例えば：

import pubchempy as pcp
pcp.download('SDF','aspirin.sdf','Aspirin','name',record_type='3d')

えられたaspirin.sdfはopenbabelを使ってXYZ形式に変更可能です。例えば以下のように実行します。

obabel -h -isdf ./aspirin.sdf -oxyz -O ./aspirin.xyz

次はpythonスクリプトの中で所望のフォーマットのファイルに変換するのが目標です。

Molview

MolView

分子構造のイメージや構造をウェブインターフェースで作成することが可能です。さっと化学式を作りたいときやスペクトルを調べるに便利でしょう。MolViewの使い方を日本語で解説したページもありました。

Cambridge Crystallographic database

Web CSD

分子結晶を含めた結晶構造を探す際に便利だと思います（無償で公開されている構造に限ります）。

Materials Project

無機結晶の構造やバンド構造などの計算データの膨大なコレクション。実験の構造も取り出せる筈ですが、デフォルトでブラウザから見ることのできる構造等は（恐らくほとんど）PBEで計算されたものであるので、系によっては取り扱いに注意が必要です。

Crystallography Open Databaseの利用

Crystallography Open Database

結晶構造のデータベース。こちらも無償構造に限ります。

American Mineralogist Crystal Databaseの利用

American Mineralogist Crystal Database

結晶構造のデータベース。こちらも無償構造に限ります。

ICSD

有償の無機結晶構造データベース。本気で探すのであればこちらが良いでしょう。

##AtomWork-Adv
AtomWork-Adv
物質・材料研究機構（NIMS）が提供する無機結晶などのデータベース。AtomWorkが発展し有償になりました。AtomWorkはMatNaviの一部として、現在も無償で利用可能なようです。

Computational Materials Repository

CMR
DTUがホストする物質の計算データベース。所望の材料の構造が見つかるかどうか、実は使っていないので分かりませんが、データを探すのには便利だと思いここに記しています。

The Open Quantum Materials Database

OQMD
Northwestern大学のChris Wolvertonのグループで作られたデータベース。

DICE

DICE
NIMSによって作成されたデータベース群。MatNaviは無償で使用可能です。

Crystal Lattice Structures

Crystal Lattice Structures
Naval Research Laboratoryで運営されていたページのミラー（元のページは存在しません）。最近はほとんど自動計算ができてしまい、実際に結晶構造を理解できていないことが多いので、個人的には結晶構造を理解するの分かりやすくて便利なページだと思います。