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 CoNTub 1.0 のメイン ビューのスクリーンショット。 | |
| 開発者 | 分子モデル化グループ[ 1 ] [ 2 ] |
| 初回リリース | 2004年4月 （2004年4月） |
| 安定版リリース | 2.0 / 2011年9月 （2011-09） |
| オペレーティング·システム | クロスプラットフォーム。 |
| タイプ | ケミインフォマティクス/分子モデリング |
| ライセンス | フリーウェア |
| Webサイト | www |
CoNTubはJavaで書かれたソフトウェアプロジェクトで、 Windows、Mac OS X、Linux、Unixオペレーティングシステム上のJava対応ウェブブラウザで動作します。これは、非六角形（五角形または七角形）のリング（欠陥またはディスクリネーションとも呼ばれる）を配置することで、任意のカーボンナノチューブ接続の3D構造を生成するアルゴリズムを初めて実装したものです。
このソフトウェアは、計算化学における複雑なカーボンナノチューブ構造の構築に特化したツールセットです。CoNTub 1.0 [1]は、これらの複雑な構造を構築するための最初の実装であり、ナノチューブヘテロ接合を含んでいました。一方、CoNTub 2.0 [2]は、主に3ナノチューブ接合に特化しています。その目的は、新しいナノチューブベースのデバイスの設計と研究を支援することです。CoNTub はストリップ代数に基づいており、任意の2本のカーボンナノチューブを接続するための固有の構造と、考えられる多くの3ナノチューブ接合を見つけることができます。
CoNTub は、単層ナノチューブ(SWNT) や多層ナノチューブ(MWNT) を含む、ナノチューブヘテロ接合や 3 ナノチューブ接合など、さまざまなタイプのナノチューブ接合の形状を生成します。
CoNTubの現在のバージョンはv2.0ですが、v2.0は現在3本のナノチューブ接合のみに対応しているため、v1.0に取って代わるものではありません。ただし、v1.0の機能をv2.0に組み込むことが計画されています。ナノチューブヘテロ接合はv1.0でのみ生成可能です。
CoNTub v1.0は5つのタブ付きパネルCoNTub [1]で構成されています。最初の3つは構造生成専用、4つ目はPDB形式での出力専用、5つ目は短いヘルプセクションが含まれています。
CoNTub v2.0では大幅な再設計が行われ、パネルが削除され、代わりに従来のメニューバーが追加され、生成する構造の種類を選択できるようになりました。メニューにはヘテロ接合生成のメニュー項目が表示されますが、ボタンが無効になっているため、NTHJはv1.0でのみ生成できます。
特徴
- 3D分子ビューア
- 2 本のナノチューブのインデックス (i,j) と長さ (l) からカーボンナノチューブヘテロ接合の構造を生成します。
- インデックス(i,j)と長さ(l)からの単層ナノチューブ(SWNT)の構造生成
- 結合されたナノチューブのインデックスに基づいて、可能性のリストから選択された対称3 ナノチューブ接合(TNJ)の構造生成。
- 単層ナノチューブ（SWNT）の電子バンド構造と状態密度（DOS）のプロット
- インデックス(i,j)と長さ(l)、シェルの数(N)、間隔(S)から多層ナノチューブの構造を生成します。
- 構造のxyz座標を（PDB）ファイル形式で出力します。
ナノチューブ生成
SWNTを生成するには、チューブのインデックス、希望する長さ（オングストローム）、そしてダングリングボンドを終端する原子の種類を入力するだけで済みます。ConTubは、タイトバインディングモデルに従って、生成されたナノチューブ、その電子バンド構造、および状態密度（DOS）を表示します。[ 3 ]
MWNT（同じ軸と長さを持つ複数のチューブ）は、最も内側のチューブのインデックス（i,j）、希望の長さ（l）、シェルの数（N）、およびシェル間のおおよその距離（Å単位の間隔）（S）を指定することで作成されます。間隔のデフォルト値は、結晶性グラファイトの標準的な層間距離（3.4Å）に相当します。ConTubは残りのチューブのインデックスを自動的に選択し、層間間隔を調整し、内側のナノチューブと同じカイラリティを持つチューブを使用しようとします。
ヘテロ接合生成
これがCoNTub [1]プログラムの中核です。ストリップ代数が実装され[ 4 ] 、 2本の完全なカーボンナノチューブを、その形状、半径、カイラリティに関わらず、可能な限り単純な形状、つまり欠陥や回位とも呼ばれる非六角形リング（五角形と七角形）の数を最小限に抑えて接合することが可能になりました。2本のチューブの間には常に接続の可能性があり、ストリップ代数によって、その解は一意であり、両方のチューブのインデックス（i,j）のみに依存します。
C 3対称3ナノチューブ接合の生成
3 つのナノチューブの接合につながる原子とリングの正確な位置を解明するために、ストリップ代数のさらなる実装が CoNTub の 2 番目のバージョンでリリースされました。
3本のナノチューブを接続するには、ヘテロ接合に必要な五角形と七角形ではなく、少なくとも6つの七角形が必要です。この場合、形状を支配する方程式の集合には、制約よりも解くべき変数が多く、可能な形状は無限に存在します。ナノチューブの構築手順の詳細も公開されています。
形状に追加の制約を課すことで、実現可能な形状の発見が容易になります。これはCoNTubの現在のバージョンで適用されているものです。接続されたチューブを同じ種類にし、さらにC 3対称性を追加することで、形状を自動的に構築する方法が見つかります。しかし、これらの制約があっても、可能性は無限です。そのため、接合を構築する前に、接合の実現可能性を推定する方法を開発する必要がありました。六角形以外のリングは
画像ギャラリー
CoNTub v1.0 - 3D ビューア パネル (ズームイン)。- CoNTub v1.0 - 3D ビューア パネル (カットバックおよびボール & スティック モード)。
- CoNTub v1.0 ヘテロジャンクション パネル。
- CoNTub v1.0 ヘテロジャンクション パネル。
- CoNTub v1.0 SWNT パネル。
- CoNTub v1.0 SWNT パネル。
- CoNTub v1.0 MWNT パネル。
- CoNTub v1.0 出力パネル。
参照
参考文献
- ^ Melchor, S.; Dobado, JA (2004). 「CoNTub: 任意の2本のカーボンナノチューブを接続するアルゴリズム」J. Chem. Inf. Comput. Sci . 44 (5): 1639– 1646. doi : 10.1021/ci049857w . PMID 15446821 .
- ^ Melchor, S.; Martin-Martinez, FJ; Dobado, JA (2011). 「CoNTub v2.0 - 3ナノチューブ接合のC3対称モデル構築アルゴリズム」. J. Chem. Inf. Model . 51 (6): 1492– 1505. doi : 10.1021/ci200056p . PMID 21568270 .
- ^ Savinskii, SS; Khokhriakov, NV「カーボンナノチューブのπ電子状態の特徴」J. Exp. Theor. Phys. 1997, 84, 1131-1137.
- ^ Melchor, S.; Khokhriakov, NV; Savinskii, SS (1999). 「マルチチューブカーボンクラスターの形状とナノチューブ接触における電子伝達」.分子工学. 8 (4): 315– 344. doi : 10.1023/A:1008342925348 . S2CID 92241729 .