Skip to end of metadata
Go to start of metadata

Krótki opis usługi

Baza danych spektroskopowych MOOSE (Molecular Optical Spectroscopy Database) gromadzi dokładne dane eksperymentalne dotyczące stanów wzbudzonych cząsteczek (energie wzbudzeń elektronowych, potencjały jonizacji, powinowactwa elektronowe, parametry strukturalne cząsteczek) oraz wyniki referencyjne uzyskane metodami obliczeniowymi chemii kwantowej. Oprócz prostego przeszukiwania baza umożliwia dokonywanie porównań między danymi doświadczalnymi a obliczeniowymi i uzyskiwanie podstawowych informacji statystycznych.

Usługa przewidziana jest dla badaczy pracujących nad zagadnieniami z zakresu spektroskopii molekularnej i fotochemii. Z jednej strony ma ułatwić wybór odpowiedniej metody kwantowochemicznej (lub jej wariantu, np. funkcjonału w metodach DFT) pozwalającej na uzyskanie dostatecznej dokładności obliczeń dla badanej klasy cząsteczek. Z drugiej strony, usługa ma dostarczyć wiarygodnych referencyjnych danych eksperymentalnych niezbędnych do wykonania testów badaczom rozwijającym i walidującym nowe metody obliczeniowe.  

Aktywowanie usługi

Aby korzystać z pełnej funkcjonalności usługi należy wykonać następujące kroki:

  1. Rejestracja w portalu PL-Grid i założenie konta użytkownika. 
  2. Logowanie do portalu PL-Grid z wykorzystaniem nazwy użytkownika i hasła lub certyfikatu. 
  3. W zakładce Moje konto należy odnaleźć Platforma dziedzinowa: Chemia obliczeniowa i aplikować o usługę Baza danych z zakresu spektroskopii.

Pierwsze kroki

Należy połączyć się z serwerem usługi:

https://moose.plgrid.pl/

Po zalogowaniu do bazy przechodzimy do menu Database a następnie Experimental data (wyszukiwanie wartości obliczeniowych odbywa się analogicznie przez wybranie Calculated data).

Następnie określamy interesującą nas własność cząsteczki: adiabatyczną energię wzbudzenia elektronowego (Adiabatic excitation energy), potencjał jonizacji (Ionization potential), powinowactwo elektronowe (Electron affinity) lub długości wiązań lub wartości kątów między atomami cząsteczki (Geometry - bonds lub Geometry - angles) zatwierdzając wybór przyciskiem Choose. W poniższym przykładzie wybrana została energia wzbudzenia.

W kolejnym kroku określamy kryterium wyboru cząsteczki (możliwe jest też obejrzenie listy wszystkich cząsteczek, dla których baza zawiera żądany typ danych poprzez wybór Show all molecules). Jedną z prostych możliwości jest przeszukiwanie po nazwie cząsteczek; w przykładzie poszukiwane są nitryle.

Wybierając przycisk Details możemy uzyskać bliższe informacje o wybramej cząsteczce. Zaznaczając pola wyboru przy nazwach cząsteczek i klikając Filter molecules wybieramy zestaw cząsteczek do użycia w następnych operacjach:

W wyniku otrzymujemy listę żądanych wartości (w naszym przykładzie są to adiabatyczne energie wzbudzeń) znalezionych w bazie dla wybranych cząsteczek.

Oszacowania błędów podawane są w przypadku, gdy były określone w danych literaturowych.

Przyciskiem Experiment details możemy uzyskać dodatkowe informacje o sposobie uzyskania danych doświadczalnych (typ eksperymentu, warunki jego przeprowadzenia):

a przycisk Data reference (lub Show details przy pozycji Reference) pokazuje szczegóły bibliograficzne pracy, z której pochodzą dane:

Z kolei użycie przycisku Compare to calculations na liście znalezionych danych doświadczalnych przedstawia porównanie wartości eksperymentalnej dla wybranej cząsteczki z wynikami obliczeniowymi dostępnymi w bazie:

Oprócz obliczonych wartości prezentowane są podstawowe informacje o użytej metodzie a dodatkowe szczegóły obliczeń uzyskać można klikając przycisk Calculation details:

Analogicznie jak w przypadku wartości doświadczalnych, przycisk Data reference prezentuje dane bibliograficzne źródła wyników obliczeniowych:

Zakładka Search zawiera narzędzia służące drobnoziarnistemu przeszukiwaniu zawartości bazy. Wybór kategorii, którą chcemy przeszukiwać następuje przez naciśnięcie odpowiedniego przycisku. Akcja ta powoduje załadowanie formularza, który pozwala sprecyzować kryteria wyszukiwania. Dla przykładu załóżmy, że chcemy znaleźć wszystkie znajdujące się w bazie cząsteczki o ładunku 0 i nazwie zawierającej fragment amino. Po naciśnięciu przycisku Search molecules, w wyświetlonym formularzu wypełniamy pole Charge wartością "0", a pole Name wartością "amino".

Po naciśnięciu przycisku Search otrzymujemy listę cząsteczek spełniających zadane kryteria.

Zaawansowane użycie

Przykład 1: Specyfikacja struktury wyszukiwanych cząsteczek

Podczas wyszukiwania cząsteczek możemy zadawać rozbudowane kryteria strukturalne, określając np. rodzaj wiązań czy atomów, które ma zawierać szukany związek.

W przykładzie wyszukamy eksperymentalne wartości adiabatycznej energii wzbudzenia dla związków zawierających wiązanie C=O. Poszukiwania rozpoczynamy wybierając z menu Database, następnie Experimental data i Adiabatic excitation energy. W kolejnym kroku zaznaczamy wybór CO w tabeli Bonds i naciskamy przycisk Structural search:

W wyniku otrzymujemy długą listę związków z grupą karbonylową:

Chcąc ograniczyć zestaw wyszukanych cząsteczek do aldehydów uaktywniamy jedną z list wyboru w części Tags (zanaczając opcję Tagged as) i znajdujemy na liście oznaczenie aldehyde:

Po kliknięciu przycisku Structural search, zaznaczeniu wszystkich cząsteczek (Select all) i zatwierdzeniu przez Filter molecules otrzymujemy zestawienie zawartych w bazie danych esperymentalnych energii wzbudzeń dla aldehydów:

Przykład 2: Porównanie statystyczne wyników obliczeń z eksperymentem

Porównania danych eksperymentalnych i obliczeniowych można dokonać wybierając z menu Comparisons and statistics. W pierwszym kroku określamy typ danych doświadczalnych (w przykładzie jest to powinowactwo elektronowe):

Zakładając, iż chcemy porównać dane dla aromatycznych obojętnych elektrycznie rodników w kolejnym kroku zaznaczamy pozycję aromatic w tabeli Bonds (alternatywnie moglibyśmy wyspecyfikować tę własność na liście Tagged as) i w sekcji Radicals and ions zaznaczamy opcje Must be a radical oraz Cannot be an ion.

Klikając przycisk Structural search tworzymy listę znalezionych aromatycznych rodników. Po zaznaczeniu opcji Select all i kliknięciu Filter molecules otrzymujemy zestawienie dostępnych w bazie danych doświadczalnych. W przykładzie wybieramy wszystkie dane (Select all) do porównania.

Kolejny krok pozwala na wybór dostępnych danych obliczeniowych. W naszym przykładzie dostępne są wyniki obliczeń z użyciem tylko jednej bazy funkcyjnej i kilku różnych funkcjonałów metodologii DFT (z których wybieramy do porównania funkcjonały B3LYP i SVWN):

Następnie zatwierdzamy ostateczny skład porównywanych zbiorów danych, wybierając do pierwszego zestawu (Set 1) wyniki uzyskane dla funkcjonału B3LYP a do zestawu 2 wyniki obliczeń SVWN.

Po uruchomieniu porównywania przez przycisk Generate statistics otrzymujemy graficzne zestawienie danych doświadczalnych z wynikami obliczeń oraz informację o średnich i maksymalnych błędach. W naszym przypadku te ostatnie parametry wskazują na wyraźnie lepszą zgodność obliczeń B3LYP z pomiarami.

Dodawanie danych

Zgłoszenie danych, które powinny zostać dodane do bazy jest możliwe po wybraniu zakładki Submit data. Opis danych należy sporządzić w polu Data description. Powinien on zawierać informacje charakteryzujące jednoznacznie dane lub/i odsyłacz do pracy źródłowej. W razie potrzeby można do opisu dołączyć plik. Wysłanie przygotowanego zgłoszenia następuje po naciśnięciu przycisku Submit.

Gdzie szukać dalszych informacji?

Problemy i pytania związane z korzystaniem z usługi można zgłosić bezpośrednio za pomocą odpowiedniej zakładki w portalu lub też za pośrednictwem działu pomocy PL-Grid.

Multimedia

Film instruktażowy w formacie webm

  • No labels