分子モデリングWebアプリ Forblaze Mol

分子のモデリングや計算結果を可視化できるWebアプリを見つけました。

Forblaze Mol | 分子シミュレーションの可視化と構造構築 (無料・ブラウザ完結)

分子シミュレーションの結果をブラウザで即座に可視化。さらにSMILESから分子・ポリマーのユニットセルを構築し、構造緩和（UFF）や電荷割当を行ってmol2形式でエクスポート可能です。

モデリングやデータの可視化ができるインストール不要のWebアプリで、無料で使えるようです。ということで今回はこのForblaze Molについて解説します。

できること
データ可視化の例
描画品質
まとめ

できること

Forblaze Molはインストール不要のWebアプリで、無料で使うことができます。そして生成データや読み込ませるデータはサーバにアップロードされません。ブラウザ上のWebアプリはローカルPC上で動き、データもローカルPC上に保持されるだけです。

アプリの機能は大きく2つ、モデリング機能と可視化・解析機能に分けられます。

モデリング
- SMILESから分子の3次元構造を作って可視化。
- SMILESから分子のバルクのユニットセルを作って可視化。
- SMILESからポリマーのユニットセルを作って可視化。
  - ポリマーはアイソタクティック・シンジオタクティック・アタクティックの指定が可能。
- ユニットセル作成時には電気陰性度に基づく電荷とUFF力場による構造緩和。
- molファイルエクスポート。
- mol2ファイルエクスポート（ユニットセル対応）。
- GLBファイルエクスポート（3Dデータ。PowerPointで読めるらしい）。
可視化・解析
- LAMMPSのdump, data, log, inファイルの読み込みと可視化。
- Quantum ESPRESSOのoutファイルの可視化。
- Gromacsのgroファイルの可視化。マルチフレームgroも対応。
- その他、MOPAC、GAMESS、MXDORTO、VASP、CP2Kなどにも対応。
- 可視化したものをmolやmol2やGLBでエクスポート。
- MD解析（二体相関関数と平均二乗変位）
- MDログのグラフ表示とcsvエクスポート。
- 10万原子規模のモデル表示とアニメーション再生。

なかなか本格的な機能が揃っていますが、これがインストールせずにブラウザ上で使えます。

データ可視化の例

エタノール100分子のユニットセルを作ってみます。

まずはDesignのModeをSystem (Bulk/Cell)に切り替えてSystem Builderボタンを押します。

次にTarget Density（密度）を0.789として、Add New CompoundでEthanol CCO 100個を入力します。分子はSMILESで表記しますので、エタノールはCCOです。複雑な分子を描画したい場合はGoogleで検索してSMILESを調べましょう。このアプリのSMILES入力欄にはペーストボタンもあります。

Build Systemボタンを押すとUFF Relaxationの計算が動き始めます。1000ステップの上限を設定していましたが、314ステップで収束しました。問題なければこのままUse This Structureをクリックします。

作成したユニットセルが表示されます。分子同士は重なり合うことなく配置されています。また、ViewメニューでWrap表示（周期境界条件を考慮する表示）のON/OFFが設定できます。

この画面では、左右クリックとスクロールで視点操作ができ、Rキーで視点リセットができます。

あとはFileメニューでエクスポート（ブラウザのダウンロード機能で保存）ができます。mol2ファイルの場合、残基名・部分電荷・結合データ・ユニットセルデータもしっかり入っています。

@<TRIPOS>MOLECULE
Interrupted Build
  900   800     1     0     0
SMALL
USER_CHARGES

@<TRIPOS>ATOM
      1 C1          17.8740     9.3810    12.1746 C            1 ETHANOL   -0.061882
      2 C2          17.0973     9.0918    13.4850 C            1 ETHANOL   -0.089257
      3 O3          15.7860     8.6447    13.1775 O            1 ETHANOL   -0.593952
      4 H4          17.3329    10.1766    11.5844 H            1 ETHANOL    0.043041
      5 H5          18.9164     9.7388    12.4211 H            1 ETHANOL    0.043041
      6 H6          17.9370     8.4342    11.5654 H            1 ETHANOL    0.043041
      7 H7          17.0346    10.0330    14.0997 H            1 ETHANOL    0.119363
      8 H8          17.6370     8.2919    14.0646 H            1 ETHANOL    0.119363
      9 H9          15.3048     8.4057    14.0245 H            1 ETHANOL    0.377243
     10 C10         13.2702    11.3425    13.3900 C            2 ETHANOL   -0.061882
     11 C11         12.2846    12.4851    13.0501 C            2 ETHANOL   -0.089257
     12 O12         12.9716    13.5321    12.3855 O            2 ETHANOL   -0.593952
  :
  :
    900 H900        11.3025    14.0185     2.8230 H          100 ETHANOL    0.377243
@<TRIPOS>BOND
      1       1       2 1    
      2       2       3 1    
      3       1       4 1    
      4       1       5 1    
      5       1       6 1    
  :
  :
    799     893     899 1    
    800     894     900 1    
@<TRIPOS>CRYSIN
   21.3236    21.3236    21.3236    90.0000    90.0000    90.0000     1     1

描画品質

Single Moleculeモードでエタノール分子を描いてみました。

ViewメニューのSettingsで最高品質設定にしたものがこちらです。まあまあ綺麗ですね。

次はポリスチレン（SMILES: *CC(*)c1ccccc1 ）のシンジオタクティックです。フェニル基のユニットごとに鏡像関係になっているようです。

ポリマーのモデリングは普通は結構難しいのですが、SMILESさえ書ければこのアプリで簡単に作ることができます。

タイトル画面のTry Demoでは描画のテストができます。こちらは10万原子規模ですが、この規模ならノートPCでもかろうじて操作ができます。（100万原子はかなり無理がありました）

まとめ

Forblaze Molは無料のブラウザアプリとしては非常に高性能・高機能なアプリです。インストールしないと使えないソフトや高額な商用ソフトも多いなか、これをブラウザで無料で使えるというのはとてもありがたいです。