フラーレンビューアは、フラーレン分子模型を3D表示してぐるぐる回して見るツールです。フラーレンの応用などは ネットで検索 してみてください。
C60 から C200 まで数学的に構成可能な全てのフラーレンを見ることができます。従って、化学的には実在しないものも含まれます。
YouTube に フラーレンビューア紹介ビデオ をアップしました。
また、以下を表示するおまけ付きです。
- カーボンナノチューブ
- 七員環を６個使ったY-分岐フラーレン
インストーラを使ってフラーレンビューアをPCにインストールしている場合はコンパイルの必要はありません。
そうではなくソースコードを入手した方はdoc/HowToCompile-ja.md を見てコンパイルしてください。
以下のOSで動作するフラーレンビューアをコンパイルできます。
- FreeBSD
- Windows
- MacOSX
- Linux
皆様のご協力なくてはフラーレンビューアの開発は出来ませんでした。皆様に改めてお礼申し上げます。ありがとうございます。 doc/Thanks-ja.md には、家族をはじめとする協力頂いた方々への感謝の言葉を書きました。
Issue にあるとおり、フラーレンビューア作者である川本琢二（Ｅｘｔ）にはやりたいことが沢山あります。しかし、私に与えられた時間には限りがあって私一人では到底やりきれません。
そこで、 doc/RequestToYou-ja.md に、私から皆様へのお願いを書きました。
フラーレンには、化学者・数学者・芸術家・ゲーム関係者・工学技術者など、様々な分野の人々を惹きつける独特な魅力があると思います。
興味のある方は是非ご参加ください。皆様とともに、もっともっと良いソフトに仕上げていけたら良いと思っています。参加頂ける方は、 Issue をオープンして下さい。
src/Qt/FullereneViewer がフラーレンビューア本体です。フラーレンビューアを実行すると、 フラーレン(C60) を表示します。
フラーレンを球形に表示するために、力学モデルを使ってシミュレーションしています。形が丸くなるまでしばらくお待ち下さい。
ときどきカーボンの一つがとんでもない位置に飛んだりすることがありますが、これは気にしなくて良いです。形が丸くなればそのようなことはもう起きません。これは塊を形成しないように初期条件をランダムに指定しているからです。
なおシミュレーションでは、加速度を力に比例させる自然力学モデルを採用せずに、速度を力に比例させる独自力学モデルを採用しています。このモデルだと、勢い余って平衡状態を飛び越えることがないので、早く球形に収束します。
また、フラーレンの裏表を定義し、裏返ったらわざと振動を与えて表向きに戻るよう工夫しています。振動したままひしゃげてしまったら、以下で説明する [操作] - [修正モード] を使って手助けしてあげてください。
ウィンドウを拡大することで広範囲を見渡すことができます。
また、マウスのスクロールボタンでフラーレンを 間近に引き寄せ たり、 遠目に離し たりできます。
プルダウンメニューは [ファイル] [フラーレン指定] [操作] [入出力] [ヘルプ] があります。
それぞれのサブメニューを説明します。
-
[ファイル] - [設定]
設定画面を開きます。設定画面では「描画クォリティ」「動画クォリティ」「対称軸表示方法」「主成分軸表示方法」「五員環セロファン」「クラスタリング表示方法」「開フラーレンの配置」「作業フォルダ」「povrayコマンド」を設定できます。
「描画クォリティ」ではフラーレンに近づいた時の曲面のなめらかさをコントロールします。
「動画クォリティ」ではフレームレートをコントロールします。
「対称軸表示方法」では対称軸を全部表示するか、主要軸だけ表示するか表示しないかを指定します。
「主成分軸表示方法」では主成分軸を表示するかしないかを指定します。
「五員環セロファン」では五員環をどのような色で表示するのかを指定します。
「クラスタリング表示方法」ではクラスタリングした結果をセロファンで表示するのか、表示しないのかを指定します。
「開フラーレンの配置」では、開いたフラーレンを表示する場合に、鼓状に配置するのか、球状に配置するのかを指定します。
「作業フォルダ」では、以下のメニューで説明する各種ファイルを格納するフォルダを指定します。はじめて
FullereneViewerを起動した場合は、作業フォルダはデスクトップのfullereneという名前のサブフォルダになります。「povrayコマンド」では、以下のメニューで説明する展開図やスナップショットを作成するためのツールである povray の起動のし方を指定します。
-
[ファイル] - [終了]
ビューアを終了します。
-
[フラーレン生成] - [フラーレン選択]
C60 をはじめとする 様々なフラーレン を選択する、フラーレン選択画面を開きます。
フラーレン選択画面では、フラーレンを、リング中心対称フラーレン、カーボン中心対称フラーレン、ボンド中心対称フラーレン、カーボン・ナノ・チューブ、特殊フラーレンなどに分類しています。
また、NoA という記号を使っています。NoA はフラーレンの自己同型群の位数です。対称性の高さを表します。
-
[フラーレン生成] - [生成式指定]
フラーレンの生成式を入力してフラーレンを指定することができます。生成式の具体的な式についてはドキュメント類を読んでください。
-
[操作] - [ぐるぐるモード]
マウスでフラーレンをつまんで回してください。
-
[操作] - [修正モード]
フラーレンが綺麗に丸くならない時に使用します。黒い点(カーボン)をマウスでつまんでひっぱってください。
-
[操作] - [裏返す]
フラーレンが綺麗に丸くならない時に使用します。平らにひしゃげて振動している場合は、フラーレンが裏返っています。本メニュー項目を選択すると裏返し状態から元に戻ります。
-
[操作] - [最も遠いリング除去]
画面上で一番遠いリングを除去します。閉じたフラーレンで使います。リングを除去すると開いたフラーレンになるので、設定画面の「開フラーレンの配置」で指定した方法に基づいてフラーレンを表示してくれます。
-
[操作] - [表示切替]
カーボン、ボンド、リングを表示するかどうかを個別に変更できます。カーボン、ボンド、リングを表示するかどうかの組み合わせは全部で８通りあります。指定する毎に、表示状態を切り替えてゆき、８通り切り替えたら元の状態に戻ります。
-
[入出力] - [形状記憶]
形状ファイルに現在のフラーレンの形状を記憶します。フラーレンの種別毎に形状ファイルが作業フォルダに作成されます。
-
[入出力] - [形状復帰]
形状ファイルに記憶しておいた形状に戻します。
-
[入出力] - [展開図出力]
povray37 を使って ６面展開図 をレンダリングします。フラーレンの種別毎に作業フォルダに出力されます。
-
[入出力] - [スナップショット出力]
povray37 を使ってスナップショットをレンダリングします。フラーレンの種別毎に作業フォルダに出力されます。
タイトルバーには、例えば Fullerene Viewer [60f45%SDM] C60(NoA=120)S1-5b6c5b6b5b と書かれています。
Fullerene Viewer は、本ソフトの名前です。
60f は、フレームレートの実測値です。
45% は、CPU使用率の実測値です。
S は、シミュレーション中であることを表します。この位置に P と書かれておれば、修正モードでカーボンをつまんでいる状態であることを表します。この位置に - と書かれておれば、そのどちらでもないことを表します。
D は、表示更新中であることを表します。この位置に - と書かれておれば、見た目変化がないため、表示を更新していないことを表します。
M は、中解像度でオブジェクトを描画していることを表します。球体や筒など、16分割して描画しています。この位置に H と書かれておれば、高解像度でオブジェクトを描画していることを表します。球体や筒など、32分割して描画しています。この位置に L と書かれておれば、低解像度でオブジェクトを描画していることを表します。球体や筒など、8分割して描画しています。
C60 はフラーレンの名前です。C は炭素記号です。60 は６０個のカーボンで構成されていることを表します。
NoA は同型写像の数を表します。この例だと同型写像が１２０個あることを表します。
S1-5b6c5b6b5b は生成式です。詳細は省略します。
-
[ヘルプ] - [README]
本ドキュメントを表示するウィンドウを開きます。
-
[ヘルプ] - [FullereneViewerについて]
FullereneViewerについて画面を開きます。
フラーレンビューアでは、化学的な構成可能性についてはひとまずおいといて、数学的構成可能性について検証しています。
フラーレンをコンビナトリアルに総当りで全て求め、コンビナトリアルな同型を全て取り除くソフトを開発しました。
このプログラムで対称性の高いフラーレンをカーボン数200個まで求めてリストアップしました。
対称性の有無とは無関係にコンビナトリアルに全て探すと時間がかかるので、カーボン数120まで求めました。
FullereneViewer の [フラーレン指定] メニューにはこれらをリストアップしてあります。従って、カーボン数122以上で対称性の無いフラーレンはリストアップできていません。
ca-char ca-collector ca-loop ca-parallel ca-server ca-sort ca-uniq などのツールを開発して駆使しました。
数学関係の他の話題は doc/Mathematics-ja.md を見て下さい。
数学的な話題で興味のある方、 Issue で情報交換しましょう。
メニューに、 カーボン・ナノ・チューブ の典型パターンを生成する項目(extras - Carbon Nano Tube)があります。これもぐるぐる回せます。
メニューに、 七員環を６個使ったY-分岐フラーレン を生成する項目(extras - Fullerene Y)があります。これもぐるぐる回せます。
カーボン数があまりにも多いので、拡大表示のままでは動作が遅いです。ウィンドウを通常サイズに戻して見て下さい。
これは感動ものです。
見て頂ければわかりますが、七員環が極度に大きくシミュレートされています。実際に化学的に構成すると七員環に無理な力がかかるので、壊れやすいのではないかと心配されます。
Y-分岐フラーレンは集積回路の配線として活用が期待されています。そのためには棒状に含まれるカーボン・ナノ・チューブ部分に導電性がある必要が有ります。実験その２で構成されたY-分岐フラーレンは、はたして導電性があるのでしょうか？ご存じの方、 Issue をオープンして情報提供お願いします。
もし導電性が無いのなら、導電性の有るカーボン・ナノ・チューブを使ってY-分岐フラーレンを構成しなおさなければなりません。
Copyright (C) 2011-15 Dr.Sc.KAWAMOTO,Takuji (Ext)
Apache License に基づき公開します。
doc/ReleaseNote-ja.md を参照して下さい。
ご報告・ご指摘・ご感想は Issue でお願いします。
- 川本 琢二（Ｅｘｔ）
- Dr.Sc.KAWAMOTO,Takuji (Ext)
- システム・アーキテクト (パナソニック アドバンストテクノロジー(株))
- 理学博士 (数学)
- ジャズ・ピアニスト (Jazz Pianist)
- 代表フリーウェア作品：Prolog-TK over LISP/TwentyOne/DEDIT/TeX previewer/fontman/WiZ バックアップツール/nm.x/sort.x/hounds/アセンブラ・ディスアセンブラ/TCP/IP over ITRON