PyMOL로 소분자의 전기포텐셜 (ESP) 그리기

Source: Dev.to

도구 및 전처리

• Open Babel
  원본 .mol2 파일을 .xyz 로 변환하고 수소 원자를 보충합니다(수소 원자는 ESP 계산에 필수적).

# 수소 보충 및 xyz 로 변환
obabel input.mol2 -h -oxyz -O molecule.xyz

변환 후 분자가 올바른 원자 원자가와 완전한 수소 원자를 유지하는지 확인하십시오.

ORCA 계산

ORCA 6.1.1을 사용하여 단일점 에너지 계산을 수행하고, 후처리를 위해 전자 밀도 정보를 저장합니다.

입력 파일 (molecule.inp)

! B3LYP def2-SVP TightSCF KeepDens PAL8
* xyz 0 1
[원자 좌표]
*

• KeepDens: 전자 밀도 파일(.scfp)을 보존합니다. 이후 ESP를 생성할 때 필요합니다.
• PAL8: 8개의 코어를 사용해 병렬 실행합니다. SLURM 클러스터에서 실행할 경우 --ntasks-per-node=8 옵션과 함께 사용하는 것이 좋습니다.

orca_plot 으로 ESP 추출

orca_plot은 ORCA에 포함된 인터랙티브 툴로, 계산 결과(.gbw)에서 ESP를 추출할 수 있습니다.

인터랙티브 순서(리다이렉션으로 실행 가능)

실행 후 다음 파일이 생성됩니다:

• molecule.eldens.cube – 전자 밀도 파일(분자 형태 정의).
• molecule.vpot.cube(또는 *_ESP.cube 로 이름 변경) – 정전위 값 파일.

주의: .gbw, .scfp 및 생성된 .cube 파일이 모두 동일한 디렉터리에 있어야 orca_plot이 정상적으로 작동합니다.

PyMOL에서 ESP 시각화

파일 로드

load molecule.mol2, mol
load molecule.eldens.cube, den
load molecule_ESP.cube, esp

전자 밀도 기반 분자 표면 생성

# 등값면을 0.002 a.u. 로 설정
isosurface surf, den, 0.002

색상 매핑 그라데이션 만들기

# [-0.1, 0, 0.1] 에 대해 빨강‑흰색‑파랑
ramp_new ramp_esp, esp, [-0.1, 0, 0.1], [red, white, blue]

• 음전위(빨간색) → 전자 풍부 영역
• 양전위(파란색) → 전자 부족 영역

표면에 색상 매핑 적용

set surface_color, ramp_esp, surf

미관 조정(선택)

set surface_quality, 1
set transparency, 0.2, surf   # 내부 원자를 보기 위해 반투명하게
rebuild

단위: ORCA가 출력하는 ESP 단위는 원자 단위(a.u.)이며, 1 a.u. ≈ 27.21 V입니다.
PyMOL에서 색상 눈금은 분자 극성에 따라 적절히 조정해야 하며, 일반적인 범위는 ±0.05 ~ ±0.2 a.u. 입니다.

기타 팁

• 파일 보관: .gbw와 .scfp는 생성된 .cube 파일과 같은 디렉터리에 있어야 합니다.
• 병렬 슬롯: MPI 병렬을 사용할 경우 SLURM에서 할당된 ntasks와 ORCA PALn 파라미터가 일치하도록 확인하십시오.