事例3：ポリマー純物質（PET）

事例3：ポリマー純物質（PET）

この事例では、ポリエチレンテレフタレート（PET）を例に、高分子鎖（ポリマー）のシステム構築方法を解説します。

対象システム

• ポリマー: PET (Polyethylene Terephthalate)
• 構成: 重合度 (DP) 20 × 6本
• 総原子数: 2,172
• 初期設定密度: 1.10 g/cm³

計算コード (run.py)

import fbtk

# 1. Builderの初期化
builder = fbtk.Builder(density=1.10)

# 2. ポリマーの追加（繰り返し単位をSMILESで指定）
builder.add_polymer(
    name="PET",
    smiles="*COC(=O)c1ccc(C(=O)*)cc1",
    count=6,
    degree=20
)

# 3. システムの構築と緩和
system = builder.build()
print("Starting relaxation for PET...")
system.relax()

# 4. 結果の出力
system.to_file("pet_cell.mol2")
print("Done.")

実行ログの確認

Atoms:     2172       | Bonds:     2286
--------------------------------------------------------------------------------
       | Fmax           | FRMS           | Total E          |
Iter   | (kcal/mol/Å)   | (kcal/mol/Å)   | (kcal/mol)       | Status
--------------------------------------------------------------------------------
     0 |     53863.0553 |      6508.3338 | 1220889933258.8372 |
    10 |      6545.5622 |       379.3545 |      302101.6687 |
    20 |      1707.9974 |       169.7971 |      173901.9535 |
   ...
   980 |         6.7064 |         0.5306 |       16940.1926 |
   990 |         6.7195 |         0.5222 |       16919.0781 |
--------------------------------------------------------------------------------
=== Optimization Finished ===
Reason: Max-Iter
Total Time: 15.348s    (Avg: 15.348ms / step)
Final Energy: 16863.4483      kcal/mol
Final Fmax:   16.4322         kcal/mol/Å
Final FRMS:   0.5721          kcal/mol/Å
Min Distance: 1.0326          Å (Atoms 1931 and 1937)
--------------------------------------------------------------------------------

結果の解説

ポリマーの初期構造生成

fbtk では内部的にセグメントごとのトポロジーを構築し、適切な立体共座を考慮しながらパッキングを行います。PETのような主鎖に剛直なベンゼン環を含むポリマーでも、初期の衝突を適切に解消した状態で出力されます。 今回の結果では Min Distance が 1.0326 Å となっており、1000ステップの緩和で非物理的な衝突が十分に解消されています。