マウス操作で一から作る

原子や分子の表示方法では、最も直観的な方法でしょう。

Avogadroを起動すると次のように表示されると思います。（例：Avogadro 1.2.0n for Windows)

１　初期画面と画面要素の表示方法

上にメニューバーとツールバー、下の右側に大きな黒い画面（ビュー１タブ）が表示されています。

また、下の左側には

●「表示設定（表示タイプ）」サブウィンドウ

●「ツール設定（今は描画設定。ツールバーのツールアイコンがいま何を選択されているかで変わる）」サブウィンドウ

が（ここではメインウィンドウにドッキングした状態で）上下に表示されています。

ツールバーの中に、「ツールアイコン」が表示されているでしょうか。

もしツールアイコンが表示されていない場合は、「設定」メニューから「ツールバー」→「ツール」を選択してチェックを入れることで表示されます。

また、左下に「表示タイプ」サブウィンドウや「ツール設定」サブウィンドウが表示されていない場合は、ツールアイコンの「表示設定」ボタンや「ツール設定」ボタンを押してオンにすることで表示されます。

左下のサブウィンドウが表示されているが、「描画設定」でない場合は、ツールアイコンから鉛筆アイコンを選択することで、「描画設定」サブウィンドウにすることができます。

ビューはいま黒色ですが、「ビュー」メニュー→「背景色を設定(B)...」(Set Background Color...)で背景色を変更することができます。

ビューの左下には小さな3D座標軸が表示されています。RGBがそれぞれxyzです。「ビュー」メニュー→「座標軸の表示」(Display Axes)で、表示／非表示を切り替えることができます。

赤色にすることもできます。あまり落ち着きませんが・・・

２　マウス操作で一から分子を描いてみる

準備が整ったので、マウス操作で分子を描いてみましょう。

ところで、私たちが「紙と鉛筆」で有機分子の構造式を描くときは、次のようにしているのではないでしょうか。

　a　炭素の骨格を「線」で書く。つまり、六角形や五角形、ジグザグ線などを書く。

　b　水素の付着状況にあわせて二重結合、三重結合を書く。つまり、線の一部を二重、三重にする。

　c　炭素でない原子（酸素、窒素、．．．）を「線の頂点」に重ね書きする。

え？そうじゃない？・・・そうですか・・・。

・・・ともあれ、今回はこの思考パターンに沿って、試しにピリミジンを描いてみます。

左上の「表示タイプ」は「ボールとスティック」だけにチェックを入れて、それ以外のチェックボックスはすべて外してみましょう。これがわかりやすいので今回はこれでやってみます。

次に左下の「描画設定」サブウィンドウを見てみましょう。

デフォルトで、元素：「炭素(Carbon)(6)」、結合次数：「単結合」になっていると思います。

そうでない場合はドロップダウンリストから「炭素」「単結合」を選択しましょう。

「水素を補足」チェックを外してしまいましょう。

炭素骨格を描きます。

右下のビューウインドウ内で、マウス左ボタンを１回短くクリックします。炭素原子を表す灰色のボールが１個表示されます。

その次に、今つくったボールの上にマウスポインタを置き、左マウスボタンを押しつつ、ななめ右下にドラッグし、マウスボタンを離します。

C-Cができました。

これを繰り返して六員環をつくります。環を閉じるときは、最初のボールの場所までドラッグします。

あとで構造最適化をするので、多少いびつな六角形で構いません。

また、間違えた場合、ボールや結合の上で、右マウスボタンクリックすると、ボールや結合を消すことができます。

再度原子をつくるときは、つくりたい場所（何もない空間）で、短く左クリックします。

また再度結合をつくるときは、原子と原子を、橋渡しをするように、左マウスボタンでドラッグします。

次に描画設定サブウィンドウから、結合次数を二重結合にします。

ここで、二重結合にしたい結合（棒）の上を、マウス左ボタンで短くクリックします。

くりかえして、二重結合にしたい結合をすべて二重結合にします。

次に、描画設定サブウィンドウの「水素を補足」チェックボックスにチェックを入れます。

ここですべての炭素原子の上を、次々と左クリックしていきます。結合の種類に応じて炭素原子に水素が補足されます。

次に炭素原子を窒素原子に変えてみましょう。

描画設定から元素：窒素を選びます。

ここで窒素に変換したい炭素の上を、マウスの左ボタンで短くクリックしてゆきます。

これで、形はいびつですが、ピリミジンが一応できました。

最後に構造最適化をして形をきれいにします。ツールアイコンから自動最適化アイコン（Eの文字の下に下向き▽。エネルギー最小化を意味するのでしょう）を選択します。

今までの「描画設定」サブウィンドウが、「自動最適化の設定」サブウィンドウに変わりました。

力場やアルゴリズムなどは選択できますが、とりあえずならばデフォルトのままでいいでしょう。

スタートボタンを押して最適化してみましょう。

最適化計算が行われます。スタートボタンがストップボタンに変わります。構造に変化がなくなったところで、ストップボタンを押して最適化計算を止めましょう。

これでひとまずピリミジンが描けました。

３　ビューの回転、拡大縮小、平行移動

ビューを回転させたり拡大縮小したりもできます。

ツールアイコンから「青い十字」の「ナビゲーションツール」を選択しましょう。

左下のサブウィンドウが「Navigate Settings」に変わりました。

このとき、分子以外の黒い部分をドラッグすると、分子の平均位置を中心にして回転します。

原子の黒いボールの上をドラッグすると、その原子を中心にして回転します。

Navigate SettingsのDisplay visual cuesチェックボックスにチェックが入っていると（デフォルト）、ドラッグ時に黄色い矢印が表示され、どこを中心に回転するかを示します。

ところで、こうして作成した分子モデルが「どれだけ正確か」という疑問は生じるのではないでしょうか。

「古典力場で最適化しただけだから、それほど正確じゃあないのでは」と思われるかもしれません。

しかし、結論から言うと、「結構、正確」です。

それは「Avogadroで結合長と結合角を調べる」で見てみたいと思います。