BIOVIA Materials Studio


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次世代材料のモデリングおよびシミュレーション環境

次世代材料のモデリングおよびシミュレーション環境


BIOVIA Materials Studio
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概要

モデリングおよびシミュレーション環境 / BIOVIA Materials Studioとは

BIOVIA Materials Studio 機能紹介

BIOVIA Materials Studio バッテリーソリューション例

BIOVIA Materials Studioは、研究者が分子レベルで材料特性を予測および最適化できるようにすることにより、材料のイノベーションを加速します。

増大する消費者ニーズに追いつくため、企業は独創的な発想を迫られます。そうした状況下で、高コストである物理的な実験のみに頼ることは、経済的に持続可能ではありません。研究者は、自らが開発する製品がプロジェクトやビジネス上の目標とより密接に結びつくように、その方法や背景について理解を深める必要があります。
材料シミュレーション・ソフトウェア・BIOVIA Materials Studioは、研究開発コストを削減し、市場投入までの時間を短縮し、実際に材料を用いるテストの前に材料特性を最適化することを可能にします。これにより、研究者はシミュレーションを実行して、材料の性能と挙動に関するより深い洞察を得ることができます。

特徴

モデリングおよびシミュレーション環境 / BIOVIA Materials Studioの導入効果

ベース樹脂と硬化剤・樹脂架橋反応後のセルを示す

エポキシレジンの分子構造

Materials Studio を利用する各業界の研究者は、触媒、ポリマー、複合材料、金属、合金、医薬品、バッテリーなど、より効率的に機能する多様な種類の材料の研究開発を行っています。

  • ポリマーなど複合材料 分子シミュレーションにより、材料構造や物性を事前予測します。試作回数の削減と材料開発の効率化を実現します。
  • 化学物質や触媒 分子レベルで反応挙動や触媒特性を評価します。実験前検討の精度向上と研究期間の短縮につながります。
  • 金属・合金 結晶構造や材料特性を可視化します。材料設計の最適化や高性能材料の開発を支援します。
  • 半導体 電子構造や材料特性を予測します。新材料探索の効率化やデバイス性能向上を後押しします。
  • バッテリー材料と燃料電池 イオン拡散や材料反応をシミュレーションします。電池性能向上や次世代材料開発の加速に寄与します。
  • 太陽光発電設備と有機電子機器 電子特性や材料挙動を評価します。発電効率やデバイス特性の向上に向けた材料設計を支援します。
  • 消費者向けパッケージ製品(CPG) 材料特性や分子挙動を検証します。包装材料の品質向上や製品開発の効率化を促進します。
  • 薬物化合物 分子構造や相互作用を予測します。候補化合物の評価効率向上と創薬研究の迅速化に役立ちます。

製品

パッケージ一覧

BIOVIA Materials Studio Base🔗

Materials Studio製品を使用する場合、必須となる基本構成パッケージです。

  • Visualizer ⬇
    • モデリング、計算結果の解析(ポテンシャル分布、等値面など)、動画出力などの機能があるMaterials Studio の GUIです。
  • VAMP ⬇
    • 気相および溶媒相における分子の反応と特性をシミュレートする最新の半経験量子力学パッケージです。
  • Gaussian
    • BIOVIA Materials Studio VisualizerからGaussianへアクセスし、モデリングと計算結果の読み込みをすることができます。
      (Gaussian は Materials Studio に含まれておりません)

BIOVIA Materials Studio Classical Simulation Solver Pack🔗

古典計算による構造最適化・動力学計算・アニーリングを提供します。サポートされている力場は COMPASS、Dreiding、Universal、pcff、および cvff です。

  • Amorphous Cell ⬇
    • 非晶質バルクポリマーと界面現象のセル構築および分析ツール。
  • Conformers ⬇
    • 分子構造の立体構造検索アルゴリズムと解析ツールを提供します。
  • Forcite Plus ⬇
    • 複数の力場をサポートしている、古典計算による構造最適化・動力学計算・アニーリングを提供します。
  • COMPASS Parallel ⬇
    • COMPASS力場を提供します。材料科学に特化した力場の一種です。

BIOVIA Materials Studio MACE Learned Potential🔗

Classical Simulation Solver Packと併用する事で、機械学習ポテンシャルを利用した高精度な計算が可能になります。

  • MACE ⬇
    • 通常古典的シミュレーションと同等の時間スケールや長さスケールのモデルで、量子力学レベルの精度の分子シミュレーションを実行することができる。

BIOVIA Materials Studio DMOL3 Solver Pack🔗

分子系と固体系を対象とする密度汎関数量子力学パッケージです。

  • DMol3 ⬇
    • DMol3を使って、有機分子、無機分子、分子結晶、共有結合固体、金属固体、物質の表面など、幅広い系を扱うことができます。

BIOVIA Materials Studio ONETEP Solver Pack

材料および生命科学における大規模系計算で使うことを目的とした線形スケーリング密度汎関数法による計算が可能になります。

  • ONETEP ⬇
    • 大規模系における計算を目的に特別に設計されたスケーリング法。表面化学、構造特性、巨大分子系の配置、CNTにおいて、ONETEPを使うことができます。

BIOVIA Materials Studio CASTEP Solver Pack🔗

材料科学、固体状態、表面用の計算を目的に設計された密度汎関量子力学パッケージです。

  • CASTEP Parallel ⬇
    • 平面波擬ポテンシャル法を採用しており、半導体、セラミックス、金属、鉱物、ゼオライトなどの材料における結晶や表面の特性を解明するための第一原理量子力学計算を行うことができます。
  • NMR CASTEP Parallel ⬇
    • 固体状態のNMR特性を計算することができるCASTEPのアドオンモジュールです。

BIOVIA Materials Studio Soft Matter Solver Pack

粗視化モデルを用いて、メソスケールの挙動をシミュレーションを提供するパッケージです。

  • Blends ⬇
    • 溶媒～溶媒、ポリマー～溶媒、およびポリマー-ポリマー混合物など混合物の混和挙動をシミュレーションすることができます。
  • Mesocite ⬇
    • DPDおよびMartiniによる粗視化分子動力学と解析機能を含む、複雑な流体をモデル化するための粒子ベースのシミュレーションが可能になります。
  • Synthia ⬇
    • 高度な QSPR （Quantitative Structure-Property Relationships：定量的構造物性相関） を使用して単独重合体および共重合体の物性を計算します。

BIOVIA Materials MESODYN Solver Pack

複雑な流体、その動力学、および長距離・長時間のスケールにおける平衡構造を粗視化し、定量的および定性的に解析することができます。

  • MesoDyn ⬇
    • 複雑な流体の粗視化記述を用い、系における密度場およびポテンシャル場の時間発展ダイナミクスを実行します。

BIOVIA Materials Studio Crystal Morphology Solver Pack

Materials Studio製品を使用する場合、必須となる基本構成パッケージです。

  • Morphology ⬇
    • 内部結晶構造から結晶形態を予測・解析することができます。
  • Motif
    • 結晶格子中の水素結合モチーフを特定し、分析することができます。Polymorphによって出力されたパッキング配置に対し、さらに信頼性を高めることができます。
  • Polymorph ⬇
    • 有機分子が持ちうるパッキング配置のリストを作成し、その格子エネルギーに従ってランク付けることができます。

BIOVIA Materials Studio Adsorption Solver Pack

表面上の原子や分子の吸着サイトおよびエネルギーを特定する"Adsorption Locator"を用いて、微細多孔質材料への吸収および表面への吸着を予測します。

  • Adsorption Locator ⬇
    • 表面上の原子や分子の吸着サイトおよびエネルギーを特定することができます。
  • Forcite
    • COMPASS・Dreiding・Universal・cvff・pcff等の力場を用いた古典シュミレーションを行うことができます。
  • COMPASS Parallel ⬇
    • 材料科学に特化した力場の一種です。
  • Sorption ⬇
    • ゼオライト・ナノチューブ・シリカゲル・MOFを始めとした微細多孔質材料の吸収特性を予測します。

BIOVIA Materials Studio GULP Solver Pack

さまざまな力場を用いてバルク系・表面・クラスターの古典的シミュレーションを行い、機械的性質・電気的性質・格子的性質・熱力学的性質など、さまざまな性質を計算することができます。

  • GULP Parallel ⬇
    • 3次元周期性固体、気相クラスター、およびバルク材料中の孤立欠陥について、様々なシミュレーションを実行することができます。

BIOVIA Materials Studio QMERA Solver Pack

量子力学（Quantum Mechanical / QM）と分子力学（Molecular Mechanics / MM）の力場計算を組み合わせたQM/MM計算パッケージです。

  • DMol3 Molecules Parallel ⬇
    • DMol3を使って、有機分子、無機分子、分子結晶、共有結合固体、金属固体、物質の表面など、幅広い系を扱うことができます。
  • GULP Parallel ⬇
    • 3次元周期性固体、気相クラスター、およびバルク材料中の孤立欠陥について、様々なシミュレーションを実行することができます。
  • QMERA ⬇
    • QMERAは、QM部分の計算にDMol3を、MM部分の計算にはGULPを採用しています。

BIOVIA Materials Studio Statistical Models Solver Pack

QSARアプリケーションのための分子記述子と統計的手法、ポリマーの特性を迅速に推定するためのSynthiaが可能になります。

  • DMol3 Descriptors
    • DMol3の記述子計算ができます。
  • QSAR Plus ⬇
    • 実験情報 (「活性」) と分子レベルの特性 (「記述子」) の間の統計的回帰モデルを作成するための包括的なツールを提供します。
  • Synthia ⬇
    • 多くのポリマー特性を迅速に評価できます。

BIOVIA Materials Studio Powder Diffraction Solver Pack

Materials Studio製品を使用する場合、粉末回折シミュレーションツール一式が含まれているパッケージです。

  • X-Cell ⬇
    • X線、中性子、電子線源から得られた中〜高品質粉末回折データのインデックス作成アルゴリズム。
  • Reflex Plus ⬇
    • Reflexと粉末回折データから結晶構造を決定する Powder Solveを含むモジュールです。
  • Reflex QPA ⬇
    • 粉末定量相分析により、混合物の粉末回折パターンから混合物中の相対量を決定することができます。

BIOVIA Materials Studio Kinetix

触媒表面の 2D 表現上で反応物と生成物の分布を予測するためのモンテカルロ反応速度論シミュレーションを提供します。

  • Kinetix
    • Kinetix は、動的モンテカルロ法を使用して固体表面で起こる化学的および物理的プロセスをシミュレーションするための汎用プログラムです。

BIOVIA Materials Studio DFTB+

量子力学計算に近い精度と高速な計算速度を兼ね備えたDFTB+は、数百個の原子を含む系を研究・理解するための独自の機能を提供します。

  • DFTB+ ⬇
    • DFTB+は、量子力学計算コストとパラメータ数を最小限に抑えつつ、基底状態および励起状態の物性に対して、高い汎用性と普遍性を提供します。

BIOVIA Materials Studio Cantera

Materials 化学反応の程度を予測するための反応速度論計算のセットアップと実行を可能にするパッケージです。

  • Cantera
    • 混合物の開始組成が与えられると、生成混合物の組成の観点から反応の結果を予測することができる化学速度方程式のソルバーです。

BIOVIA Materials Studio VAMP

Materials Studio製品を使用する場合、必須となる基本構成パッケージです。

  • VAMP ⬇
    • 気相および溶媒相における分子の反応と特性をシミュレートする最新の半経験量子力学パッケージです。

BIOVIA Materials Studio FlexTS

FlexTS は、最小エネルギー経路、遷移状態、多段階反応などの堅牢な反応経路計算のためのモジュールです。

  • FlexTS ⬇
    • FlexTSは階層的な方法を使用して最小エネルギー経路を近似し、遷移状態の詳細な計算と各遷移状態に対応する最小値の特定を行います。

BIOVIA Materials Studio PhaseField

硬質材料の粒子形態を予測するために開発されたシミュレーション目的のプログラムです。

  • PhaseField ⬇
    • 金属合金などの硬質結晶材料におけるミクロンおよびマイクロ秒スケールの微細構造の発達を研究するための、多相場ベースのメソスケール手法に基づいたシミュレーションツール。積層造形や樹枝状結晶の形成時に発生する熱履歴など、複雑な熱履歴の下での金属合金の微細構造を予測することが可能。

支援内容

お客様の運用をベストなものにするサポート

導入初期から定着・講習なんど、各フェーズに応じたきめ細やかなサポートをご提供します。

  • 運用上の課題を顕在化 同条件のシュミレーションを自動化、分析の結果を可視化などを支援いたします。
  • 参考文献のご紹介 お客様がご契約したモジュールに関する論文のご紹介をいたします。
  • 安心のアフターサポート 最適な運用がされているか状況確認を行います。また、ライセンス追加やカスタマイズのご相談はお気軽にお問い合わせください。

FAQ

よくあるご質問

よくある質問のイメージ

ご導入前によくいただくご質問をまとめました。安心してご検討いただけるよう、基本的な疑問にお答えしています。

BIOVIA Materials Studio の用途を教えてください。

原子・分子レベルで材料特性を解析・予測し、材料研究や開発を支援するシミュレーションソフトウェアです。

BIOVIA Materials Studio のシステム要件を教えてください。

基本的にはオンプレミス型のシステムとなります。詳細はお問い合わせください。

BIOVIA Materials Studio は研究開発にどのように貢献しますか？

材料特性のシミュレーション・解析により、試作や実験回数を削減し、研究開発の効率化と迅速化に貢献します。

BIOVIA Materials Studio を使用している業界はどこですか？

医薬品、電池・エネルギー、自動車、材料分野などで利用され、ポリマー、触媒、電池材料、複合材料の研究開発に活用されています。

専門知識がなくても利用できますか？

GUI ベースの操作環境を備えているため、プログラミング経験がなくても利用できます。モデル作成、計算条件設定、可視化、解析まで一連の作業を GUI 上で実施できます。

関連製品

他製品との関連性

モデリングおよびシミュレーション環境の活用を可能にします。
蓄積されたデータの利活用や研究開発につながる環境を用意しています。

BIOVIA Notebook

BIOVIA Notebook はデータ記録、知的財産保護、情報共有、プロセスの文書化、総所有コストの全体的な削減を実現する利用と導入が容易な ソリューションです。

  • データ検索で大幅な効率化 実験記録に対する検索機能を強化し、必要な情報を即座に発見
  • わかりやすい操作画面 更新した実験ノート・新規実験ノート作成・リマインダーリストなどの必須情報へ簡単にアクセス
  • テンプレート機能により、属人的なデータ管理から脱却 全電子実験ノートの基本フォーマットは統一されており、データ共有がスムーズに
  • Web ベースの提供 PCへ専用ソフトウェアのインストールが不要＆Web ブラウザで利用可能
BIOVIA Discovery Studio

BIOVIA Discovery Studio では、 最先端の生成AIと機械学習の手法 により、新規性の高いタンパク質複合体を構築する事ができます。

  • 幅広い創薬モダリティに対応 現在主流の低分子医薬品（低分子リガンド）に加えて、研究開発が盛んなバイオ医薬品（mAb、ADC、二重特異性抗体、多重特異性抗体、融合タンパク質、mRNAワクチン） 向けの専門ツールも多数搭載されています。
  • 多種多様＆組み合わせ可能な創薬分子設計手法に対応 構造ベース設計、リガンドベース設計、フラグメントベース設計、デノボ設計の各手法もしくは組み合わせが利用できます。 標的構造の有無や既知活性物質の数などが異なる様々なシナリオに対して、リード分子を3D設計できます。
  • 複数の創薬フェーズに対応 標的検証、大規模バーチャルスクリーニング、リード同定、作用機序解明、ADME-Tox予測、安定性予測、リード最適化といった様々な場面で有用なツールセットとワークフローが同時提供されます。
BIOVIA Pipeline Pilot

BIOVIA Pipeline Pilot は複数のBIOVIA ソフトウェアを統合することでイノベーション・プロセスを最適化し、業務の効率性を高めるための拡張開発ツールです。

  • シングルサインオンによるシームレスな操作 LDAP認証を基盤としたシングルサインオン機能を提供
  • ローコーディングツール 基本機能はBIOVIA Pipeline PilotのGUIを使用して、ドラッグ＆ドロップで実装し、詳細はコーディングによる実装が可能
  • 強力な拡張機能 データベースへの接続・APIの実行・データのインポート/エクスポートなど、他アプリケーションと連携するための様々な機能を提供

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