※

Advance/NanoLabo は、“初心者向けに設計された”第一原理計算と分子動力学のソフトウェアです。
Advance/NanoLabo の特長
1. 直感的で使い易いGUI最小限の手順のみで、直感的に操作できるようにデザインされています。
材料シミュレーションをこれから始める方に最適です。

2. 多彩なモデリング機能
スーパーセル、不純物置換、格子欠陥、空間群判定、表面・界面モデル、有機分子描画、分子吸着、溶媒充填、高分子モデル、など

3. 最先端のNeural Network力場にも対応
オープンソースの汎用Graph Neural Network力場(Open Catalyst、M3GNet、CHGNet)に加えて、独自開発のAdvance/NeuralMDで作成した力場が利用できます。力場データベースも公開中です。
※ Advance/NanoLabo は アドバンスソフト株式会社の製品です

第一原理計算をさらに手軽にスタート
Advance/NanoLabo ターンキーシステム
Advance/NanoLabo がインストール・セットアップされた、第一原理計算用途に最適なPCをご提供。
マテリアル系シミュレータを「届いてすぐに使える」状態でお届けします。
※GPU解析が可能なNeuralMD用ターンキーシステムもご提供可能です

ターンキーシステム価格例

Advance/NanoLabo
年間 (企業・国研) ライセンス込み

エントリーモデル : 95万円 (税込)

スタンダードモデル : 135万円 (税込)

ミドルモデル :ハイエンドモデル :155万円 (税込)

185万円 (税込)

研究開発向けのターンキーシステムのお問い合わせ・ご注文はテガラ株式会社 TKS事業部へ
テガラ株式会社 TKS事業部〒433-8104

静岡県浜松市中央区東三方町 211-17
お問い合わせ先 : sales@tegara.com
WEBサイト : https://www.tegtks.net「 ターンキーシステム (TKS) 」とは ︓
特定の目的を叶えるための最適な構成で構築され、さらに事前に各種設定までされている等「電源を入れれば (TurnKey)すぐに使える」状態で提供されるシステムですAdvance / NanoLabo
Advance/PHASE (当社製品) および、Quantum ESPRESSO※1 や LAMMPS※2 などのオープンソースの材料解析ソフトウェアに対応した統合 GUI です。Materials Project※3などの材料データベースを検索し、モデリング・計算条件設定が極めて容易に行えます。
計算実行後は、結果を瞬時にグラフィックス表示できます。

特徴-

結晶構造のアイコン表示 (右図)
化学式入力による材料データベース検索-

結晶、表面、界面、分子に対するモデリング
オープンソース計算エンジンのサポート
バンド構造、振動モード、反応経路残像表示、動力学アニメーションなどの多彩な可視化機能機能
Modeling
材料データベース

Calculation
Materials Project※3
PubChem

結晶系

計算エンジンLAMMPS※2、ThreeBodyTB※5

セル並進移動スーパーセル

計算機能

SCF 計算、構造最適化
Hybrid 汎関数、vdW 補正
バンド構造、状態密度 (PDOS 電卓)
電荷密度などの可視化
第一原理 MD、古典 MD
熱伝導率、粘性係数、拡散係数
TD-DFT、XAFS/EELS
Phonon (バンド構造、状態密度)NEB 法、仕事関数 (ESM 法)

計算制御

ジョブスケジューラ

不純物置換
格子欠陥
空間群判定
Primitive セル変換Standard セル変換

表面・界面系

任意の方位の表面表面への分子吸着
不整合界面 [Pro のみ]

分子系

Advance/PHASE
Quantum ESPRESSO※1※4有機分子の描画

NanoLabo-API for Python※6

リソース

ローカルマシン

溶媒分子充填

計算サーバー (SSH 接続)

高分子モデル [Pro のみ]

クラウド

動作環境
OS

マシンスペック (推奨)

製品紹介動画-Windows 10/11 (64 bit)

-AlmaLinux 8 (64 bit)-

macOS 13 以降 (Intel/ARM64)
CPU：Intel Core i7 以上
メモリ：10 GB 以上※1 Quantum ESPRESSO は、GPL ライセンスにて配布されている第一原理計算のオープンソースソフトウェア。(https://www.quantum-espresso.org)※2 LAMMPS は、GPL ライセンスにて配布されている分子動力学計算のオープンソースソフトウェア。(https://lammps.sandia.gov)※3 Materials Project は、Lawrence Berkeley National Laboratory にて開発された材料インフォマティクス用のデータベース。(https://materialsproject.org)※4 PubChem は、National Center for Biotechnology Information にて開発された生化学用のデータベース。(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)※5 ThreeBodyTB は、NIST にて開発された汎用 Tight-Binding 法のオープンソースソフトウェア(https://pages.nist.gov/ThreeBodyTB.jl/)※6 Advance/NanoLabo のオンラインマニュアルにて API 仕様を公開。(https://nanolabo-doc.readthedocs.io/ja/latest/python.html)

Modeling
1. 材料データベース✓✓

検索フィールドに、化学式・分子構造(SMILES)・分子名を入力すると、結晶構造または分子構造を取得できる。
インターネット経由で以下のデータベースに接続- 結晶構造： Materials Project- 分子構造： PubChem

2. 結晶系
不純物置換 (Si への P ドーピング)

セル変換 (スピネル)
Standard Cell

Primitive Cell

3. 表面・界面系
表面モデル (Ni3Al [556]表面)

界面モデル (Al2O3/GaN 界面)

当社独自の SlabGenom アルゴリズムにより、任意の表面状態を生成可能。

連分数アルゴリズムによる格子マッチング。
古典分子力場による面間距離の自動最適化。

4. 分子系

溶媒分子充填 (Pt スラブ周囲への NaCl aq 充填)

高分子モデル (金属スラブとの界面も生成可能)

独自のパッキングアルゴリズムにより、任意の溶媒分子・イオンを高密度に配置可能。

Calculation
Quantum ESPRESSO✓✓✓✓

結晶構造から直ちに、適切な入力ファイルを自動生成。
ユーザー自身が面倒な計算条件の設定を行う事なく、各種計算を実行可能。
SCF 計算、構造最適化、バンド構造、状態密度、第一原理 MD、TD-DFT、Phonon、NEB 法に対応。
計算の進捗状況および結果を可視化。(種々のポスト処理が利用可能)

Quantum ESPRESSO 用入力画面

バンド構造図のプロット

NEB 反応経路の残像表示LAMMPS✓✓✓✓

Lennard-Jones、Charge、OPLS-AA、ReaxFF、Tersoff、EAM、MEAM、Neural Network 力場※1 に対応。
多段階での計算スキームが設定可能。(e.g. NVT アンサンブルで 100ps 運動させたのち、NPT アンサンブルに切り替え)計算実行の最中であっても、動力学の様子をアニメーション表示可能。(MP4 形式にて保存可)
外部電場、指定原子に対する外力および並進移動、セル変形。原子グループの視覚的な定義。
多段階計算スキーム設定画面※1

計算リソース

計算項目の一覧表示

アニメーション表示

Neural Network 力場については、当社製品である Advance/NeuralMD および オープンソースのGraph Neural Network 力場がご利用になれます(詳細は次ページに記載)。

ローカルマシン上での計算実行- built-in ジョブスケジューラでの計算管理- PBS, SLURM, PJM の利用 (Linux 版のみ可)計算サーバーへのジョブ投入- SSH 接続にて Linux サーバー上で、計算実行- PBS, SLURM, PJM によるジョブ管理

クラウドサービスの利用- サイエンスクラウド GPU※2- HPC システムズが提供するベアメタル型クラウド環境 (https://www.hpc.co.jp)- ローカルマシンにインストールされた NanoLabo からクラウドにジョブ投入- Mat3ra※2- Exabyte Inc.が提供する SaaS 型クラウド環境 (https://www.mat3ra.com)- プラットフォーム上のリモートデスクトップにて NanoLabo が利用可能※2

クラウドサービスのご利用には、別途料金が発生します。

Graph Neural Network Potential
周期表の幅広い元素に対応した汎用 Graph Neural Network 力場が利用できます。具体的には、オープンソースソフトウェアとして公開されている Open Catalyst、M3GNet、CHGNet の 3 種類※1 です。いずれも事前学習済
みモデルが公開されているため、ユーザーが自ら Neural Network の最適化を行う必要が無く、種々の系に対して直ちに分子動力学シミュレーションが実施できるというメリットがあります。
その他に、ファインチューニングした Graph Neural Network 力場モデルの読み込みや、当社製品である
Advance/NeuralMD にて作成した Neural Network 力場の運用も可能です。
※1

Open Catalyst (https://github.com/Open-Catalyst-Project/ocp)、M3GNet (https://github.com/materialsvirtuallab/matgl)、
CHGNet (https://github.com/CederGroupHub/chgnet)は、いずれも Python で実装されており、LAMMPS からこれらの Python モジュールを呼び出して構造最適化計算や分子動力学計算を実行する仕組みになっています。

Jupyter Interface for NanoLabo
Advance/NanoLabo の画面上で Jupyter Lab※2 を表示および操作することができるサービスです。Advance/NanoLabo
でモデリングした構造ファイルを Jupyter Lab が動作しているサーバーへ転送して、ASE※3 の Atoms オブジェクトを生成する Python コードを出力します。
株式会社 Preferred Computational Chemistry が提供する汎用原子レベルシミュレーションクラウドサービス
Matlantis (https://matlantis.com/ja/) との連携も可能です。
※2

Jupyter Lab (https://jupyter.org)はウェブベースの統合開発環境ですが、ここでは主としてPython をカーネルとした Notebook としての運用を想定しています。

※3

ASE (Atomic Simulation Environment; https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/)は、第一原理計算や分子動力学計算を実施するための Python モジュールとして広く使われています。

Licensing
ライセンス形態
OS

ライセンス形態

Windows

ノードロック (リモートデスクトップ利用可)

Linux

フローティングmacOS

ノードロック (リモートデスクトップ利用可)

ライセンス価格
製品

年間(企業・国研)

年間(大学)※5

買取(企業・国研)※5

買取(大学)

Advance/NanoLabo

50 万円

25 万円

150 万円

75 万円※5

Advance/NanoLabo Pro※490 万円※545 万円※5270 万円※5135 万円※5Jupyter Interface

40 万円

20 万円

120 万円

60 万円※4※5※5Advance/NanoLabo Pro では不整合界面および高分子のモデリング機能がご利用になれます。
3 本以上の同時購入で、ライセンス価格がお得になります。詳細は、営業担当者までご連絡下さい。

トライアルライセンス
お一人様につき１ヶ月間、トライアルライセンスを無償でご利用になれます。

Cases
ESM 法による K/Cu(001)系の仕事関数計算

水／メタノール混合溶液の分子動力学計算

Effective Screening Medium (ESM)法により、カリウムの吸着した Cu(001)表面における仕事関数を計算しています。被覆率に依存した仕事関数の変化が、シミュレーションできます。

水／メタノールの混合溶液 (体積比 1:1) のモデルを作成して、常温常圧 (300K, 1bar) の条件下で NPTアンサンブルによる分子動力学シミュレーションをしています。分子力場には OPLS-AA を用いています。
混合溶液の密度変化

水／メタノール混合溶液
Potential
Fermi energy

KCu(001)溶液

密度 (計算値)

密度 (実験値)

水1.00 g/cm

31.00 g/cm3 ※1

メタノール

0.75 g/cm30.79 g/cm3 ※1

水／メタノール

0.89 g/cm30.93 g/cm3 ※2※1 S. Kim, et al: Nucleic Acids Res. 2019; 47(D1):D1102-1109.
※2 日本化学会(編): "改訂 5 版 化学便覧 基礎編 II", 丸善 (2004)

NEB 法による Al アドアトムの拡散経路解析
NEB 法を用いて、Al(001)表面上におけるアドアトムの拡散過程を解析しています。Hopping および Exchange の２つの拡散過程を計算して、活性化エネルギーを算出しています。

Hopping 拡散

Exchange 拡散

Ea = 0.46 eV

Ea = 0.14 eV

アドバンスソフト株式会社
詳しい情報をご希望の方は、まずはお問い合わせください。デモンストレーションも可能です。
〒101-0062

東京都千代田区神田駿河台四丁目 3 番地
新お茶の水ビルディング 17 階西TEL: 03-6826-3971

E-mail: office@advancesoft.jp

製品ページ: https://www.nanolabo.advancesoft.jp
会社ページ: https://www.advancesoft.jp

Copyright ⓒ 2024 AdvanceSoft Corporation. All rights reserved.