HyperChem

Program HyperChem, merupakan program kimia aplikasi 32 bit, yang dikembangkan oleh HyperCube Inc untuk system operasi Windows 95/98 dan Windows NT. HyperChem merupakan program yang handal dari pemodelan molekul yang telah diakui mudah digunakan, fleksibel dan berkualitas.Dengan menggunakan visualisasi dan animasi tiga dimensi hasil perhitungan kimia kuantum, mekanika dan dinamika molekular, menjadikan HyperChem terasa sangat mudah digunakan dibandingkan dengan program kimia kuantum yang lain.Program Kimia ini  menyediakan fasilitas pembuatan model tiga dimensi (3D), perhitungan mekanika molekular dan mekanika kuantum (semiempiris dan ab initio). Disamping itu tersedia pula database dan program simulasi Monte Carlo dan molecular dynamics (MD).

Fasilitas yang disediakan oleh program standar ini adalah:

· Input Struktur dan Manipulasi (Structure Input and Manipulation)

· Display Molekul (Molecular Display)

· Kimia Komputasi (Computational Chemistry)

· Metode Komputasi (Computational Methods)

Input Struktur dan Manipulasi

1. Mengambar molekul dengan program ini relatif sederhana.Pilih unsur dari tabel periodik, kemudian di click dan ditarik dengan mouse. Dengan mouse kita dapat mengkontrol rotasi di sekitar ikatan, mengatur stereokimia molekul dan mengubah struktur.

2. Dengan mouse-controlled tools kita dapat melakukan seleksi, rotasi dan translasi serta mengubah ukuran struktur. Setting pada menu harus dimodifikasi untuk mengontrol operasi dari tools.

3. Untuk mengkonversi struktur 2D menjadi struktur 3D dikerjakan dengan HyperChem’s model builder.

4. Penggunaan constraint terhadap struktur relatif mudah.Kita dapat melakukan constraint terhadap panjang ikatan,sudut ikatan, sudut torsi dan juga terhadap atom yangdiinginkan.

Display Molekular (Molecular Display)

· Pilihan rendering : Ball-and-stick, fused CPK spheres dengan pilihan shading and highlighting. Juga vdW dots,cylinders dan overlapping spheres.

· Ribbon rendering untuk protein backbones, dengan pilihan sidechain display.

· 3D Isosurfaces atau  2D contour plots untuk: muatan total,kerapatan muatan, orbital molekul, kerapatan spin,potensial elektrostatik (ESP), ESP dipetakan pada 3D charge density surface.

· Pilihan isosurface rendering: wire mesh, Jorgensen-Salem,transparent dan solid surfaces, Gouraud shaded surface.

· Selama simulasi dapat ditampilkan rerata energi kinetik ,energi potensial, energi total dan parameter molekul seperti panjang ikatan, sudut ikatan, dan sudut torsi.

· Animasi mode vibrasi dari spektra IR

Kimia Komputasi

Dengan HyperChem kita dapat mengeksplorasi model energi permukaan potensial secara klasik atau kuantum dengan single point, optimasi geometri atau perhitungan dalam mencari keadaan transisi. Selain itu kita dapat juga mempelajari pengaruh gerakan termal dengan molecular dynamics, Langevin dynamics atau simulasi Metropolis Monte Carlo.

Jenis Perhitungan

Terdapat beberapa tipe perhitungan, antara lain kalkulasi single point, optimisasi geometri, frekuensi vibrasi,pencarian keadaan transisi, simulasi dinamika molekular,simulasi dinamika Langevin dan simulasi Monte Carlo.

1. Perhitungan single point dapat digunakan untuk menentukan energi molekul dari struktur yang telah

ditentukan (tanpa proses optimasi)

2. Perhitungan optimisasi geometri menggunakan algoritma minimisasi energi untuk mendapatkan struktur paling stabil. Tersedia 5 algoritma minimisasi.

3. Perhitungan frekuensi Vibrational dimaksudkan untuk mencari mode vibrasi normal dari suatu struktur teroptimisasi.Spektrum teroptimisasi dapat ditampilkan dan gerakan vibrasi yang berkaitan dengan transisi spesifik dapat dianimasikan.

4. Pencarian keadaan transisi dilakukan dengan menentukan struktur metastabil yang bersesuaian dengan keadaan transition menggunakan metode Eigenvector Following atau Synchronous Transit. Sifat-sifat molekulernya kemudian dapat dihitung. Dua metode untuk melokasikan keadaan transisi diimplementasikan di dalam HyperChem 5.

a) Metode Eigenvector Following sangat cocok digunakan untuk proses unimolekular atau setiap sistem molecular yang mode vibrasi naturalnya cenderung menuju ke suatu keadaan transition.

b) Metode Synchronous transit khususnya berguna jika reaktan dan produk sangat berbeda. Terdapat dua

metodologi synchronous transit yang diimplementasikan di dalam HyperChem yaitu Linear synchronous Transit(LST) dan Quadratic Synchronous transit (QST).

5. Simulasi Molecular dynamics menghitung trajektori klasik untuk sistem molekular. Waktu pemanasan, keseimbangan dan pendinginan dapat diterapkan dalam simulasi ini dan juga dapat digunakan untuk proses-proses yang bergantung pada perubahan waktu. Simulasi dapat dilakukan pada energi konstan atau tenperatur konstan.

6. Langevin dynamics simulations untuk memodelkan efek tumbukan pelarut tanpa memasukkan secara implisit molekul-molekul pelarut.

7. Simulasi Monte Carlo Metropolis berguna untuk mengeksplorasi konfigurasi yang mungkin dari suatu sistem dalam keadaan keseimbangan dan menentukan sifat sistem yang dinyatakan sebagai harga rata-rata untuk sekuruh system yang sudah berada dalam keadaan keseimbangan.

Gambar 8.2 Menu display dan database pada HyperChem

HyperChem dapat digunakan untuk menentukan beberapa sifat struktur antara lain :

· Stabilitas relatif dari beberapa isomer

· Panas pembentukan

· Energi aktivasi

· Muatan atom

· Beda energi HOMO-LUMO

· Potensial Ionisasi

· Afinitas elektron

· Momen dipol

· Tingkat energi elektronik

· Energi korelasi elektron MP2

· Energi keadaan tereksitasi CI

· Sifat dan struktur keadaan transisi

· Energi interaksi non-bonded

· Spektra serapan UV-VIS

· Spektra Absorpsi IR

· Pengaruh isotop pada vibrasi

· Spektra serapan IR

· Efek Collision pada sifat struktur

· Stabilitas dari kluster Simulasi

· Interaksi Docking

· Pengaruh temperatur pda gerakan molekul

· Pengaruh pelarut pda struktur dan dinamika

· Interaksi intermolekular pada kluster