Fragment molecular orbital
فریگمنٹ مالیکیولر آربیٹل میتھڈ (ایف ایم او) ایک کمپیوٹیشنل طریقہ ہے جسے ہزاروں ایٹموں کے ساتھ بہت بڑے مالیکیولر سسٹمز کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایف ایم او اور متعلقہ طریقوں کی تاریخ فریگمنٹ مالیکیولر آربیٹل میتھڈ (ایف ایم او) کازو کٹورا اور ساتھی کارکنوں نے 1999 میں تیار کیا تھا۔ ایف ایم او کازو کٹورا اور کیجی موروکوما کے ذریعے 1976 میں تیار کردہ توانائی کے سڑنے کے تجزیے (ای ڈی اے) کے ساتھ گہرا جڑا ہوا ہے۔ ایف ایم او کا بنیادی استعمال بہت بڑے سالماتی نظاموں کو ٹکڑوں میں تقسیم کرکے اور ٹکڑوں اور ان کے ڈائمرز کے اے بی انٹیشیو یا ڈینسٹی فنکشنل کوانٹم مکینیکل حسابات انجام دے کر ان کا حساب لگانا ہے، جس کے ذریعے پورے نظام سے کولمب فیلڈ شامل ہوتا ہے۔ مؤخر الذکر خصوصیت ٹوپیاں استعمال کیے بغیر ٹکڑے ٹکڑے کے حساب کی اجازت دیتی ہے۔ باہمی طور پر مستقل فیلڈ (ایم سی ایف) طریقہ نے ان کی سرایت کی صلاحیت میں خود ساختہ ٹکڑے کے حساب کا خیال متعارف کرایا تھا، جسے بعد میں ایف ایم او سمیت مختلف طریقوں میں کچھ ترامیم کے ساتھ استعمال کیا گیا۔ ایف ایم او سے متعلق دیگر طریقے بھی تھے جن میں ایچ اسٹول (1992) کا انکریمنٹل کورلیشن طریقہ بھی شامل تھا۔ بعد میں، ایف ایم او سے قریب سے متعلق دیگر طریقوں کی تجویز پیش کی گئی جن میں ایل ہوانگ کا دانا توانائی کا طریقہ اور ای ڈہلکے، ایس ہیراتا اور بعد میں ایم کامیا کے ذریعہ برقی طور پر سرایت شدہ بہت سے جسم کی توسیع بھی شامل ہیں جو ایف ایم او سے بہت قریب سے متعلق ہیں۔ ایفیکٹو فریگمنٹ مالیکیولر آربیٹل (ای ایف ایم او) طریقہ کار ایفیکٹو فریگمنٹ پوٹینشیل (ای ایف پی) اور ایف ایم او کی کچھ خصوصیات کو یکجا کرتا ہے۔ ٹکڑے پر مبنی طریقہ کار کی ترقی پر ایک تفصیلی نقطہ نظر ایک جائزے میں پایا جا سکتا ہے۔ ایف ایم او کا تعارف کل خصوصیات کے حساب کے علاوہ، جیسے توانائی، توانائی میلان، ڈائپول مومنٹ وغیرہ، ٹکڑوں کے ہر جوڑے کے لیے ایک تعامل توانائی حاصل کی جاتی ہے۔ اس جوڑی تعامل توانائی کو الیکٹروسٹیٹک، تبادلے، چارج کی منتقلی اور منتشر شراکت میں مزید تحلیل کیا جا سکتا ہے۔ اس تجزیے کو جوڑی تعامل توانائی سڑنے کے تجزیے (پی آئی ای ڈی اے) کے نام سے جانا جاتا ہے اور اسے ایف ایم او پر مبنی ای ڈی اے سمجھا جا سکتا ہے۔ متبادل طور پر، ایف ایم او فریم ورک کے اندر فریگمنٹ انٹرایکشن (سی اے ایف آئی) اور مقامی ایم پی 2 (ایف آئی ایل ایم) پر مبنی فریگمنٹ انٹرایکشن تجزیہ کے لیے ترتیب کا تجزیہ تجویز کیا گیا تھا۔ ایف ایم او میں، مختلف ویو فنکشنز کو ٹکڑوں اور ان کے ڈائمرز کے اب ابتدائی حساب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے ہارٹری فوک، ڈینسٹی فنکشنل تھیوری (ڈی ایف ٹی)، ملٹی کنفیگریشن سیلف کنسسٹینٹ فیلڈ (ایم سی ایس سی ایف)، ٹائم ڈیپینڈینٹ ڈی ایف ٹی (ٹی ڈی ڈی ایف ٹی)، کنفیگریشن انٹرایکشن (سی آئی)، سیکنڈ آرڈر مولر پلیسیٹ پرٹربیشن تھیوری (ایم پی 2)، کپلڈ کلسٹر (سی سی)، اور ڈینسٹی فنکشنل ٹائٹ بائنڈنگ (ڈی ایف ٹی بی)۔ پرجوش حالتوں کا حساب کنفیگریشن انٹرایکشن (سی آئی)، ٹائم ڈیپینڈینٹ ڈینسٹی فنکشنل تھیوری (ٹی ڈی ڈی ایف ٹی)، ٹائم ڈیپینڈینٹ ڈی ایف ٹی بی (ٹی ڈی-ڈی ایف ٹی بی)، ایکویشن آف موشن کپلڈ کلسٹر (ای او ایم-سی سی)، اور جی ڈبلیو تخمینہ کے ساتھ کیا جا سکتا ہے۔ سالوینٹ اثرات کا علاج پولرائزبل کنٹینم ماڈل (پی سی ایم) سے کیا جا سکتا ہے۔ ایف ایم او کوڈ کو بہت مؤثر طریقے سے متوازی بنایا گیا ہے جس میں عام تقسیم شدہ ڈیٹا انٹرفیس (جی ڈی ڈی آئی) کا استعمال کیا گیا ہے اور سینکڑوں سی پی یو کو تقریبا کامل اسکیلنگ کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ 2009 میں شائع ہونے والی ایف ایم او کتاب میں، ایف ایم او ڈویلپمنٹ اور ایپلی کیشنز کے ماہرین کی طرف سے لکھے گئے 10 تصویری ابواب کے ساتھ ساتھ ان پٹ اور آؤٹ پٹ فائلوں کے تشریح شدہ نمونوں کے ساتھ ایک سی ڈی آر او ایم، فیسیو ماڈلنگ سافٹ ویئر اور مشکل پی ڈی بی فائلوں کو فیسیو کے ساتھ ٹریٹ کرنے کے لیے ویڈیو ٹیوٹوریلز (ایپل گائیڈ موویز، ماؤس کلکس دکھانے والے) مل سکتے ہیں۔ اس کتاب کے علاوہ دیگر کتابوں میں بھی کئی ابواب شائع ہوئے ہیں۔ 2013-2014 میں، ایک جاپانی جریدے، سی آئی سی ایس جے بلیٹن نے جاپانی زبان میں ایف ایم او پیپرز کا ایک سلسلہ شائع کیا (مجموعی طور پر تقریبا 100 صفحات)، جو حالیہ ایف ایم او ڈویلپمنٹ اور جاپان میں کی گئی ایپلی کیشنز کا نمائندہ خلاصہ پیش کرتا ہے، جس میں فیسیو میں گیم/ایف ایم او انٹرفیس پر پیپرز اور کے کمپیوٹر پر گیم/ایف ایم او کا اوپن ایم پی ورژن تیار کرنا شامل ہے۔ بعد میں، ایف ایم او کو فوگاکو اور سمٹ سپر کمپیوٹرز پر پورٹ کیا گیا۔ ایف ایم او کے کئی جائزے 2007، 2012، 2014، 2017 اور 2022 میں شائع ہوئے ہیں۔ 2021 اور 2023 میں ایف ایم او کی دو نئی کتابیں شائع ہوئیں۔ ڈی ایف ٹی بی کا استعمال کرتے ہوئے ایف ایم او کے ساتھ شمار کیے جانے والے سب سے بڑے نظام یہ ہیں: (اے) 1,030,440 ایٹموں پر مشتمل فلرائٹ سطح کا ایک سلیب، جس کی جیومیٹری کو مکمل طور پر بہتر بنایا گیا تھا اور (بی) 1,180,800 ایٹموں پر مشتمل 10.7 مائیکرو میٹر سفید گرافین نینو مواد، جس کے لیے مالیکیولر ڈائنامکس سمیلیشنز انجام دی گئیں۔ منشیات کی دریافت کے لیے ایف ایم او کے استعمال کو آسان بنانے کے لیے ایف ایم او کنسورشیم قائم کیا گیا۔ ایف ایم او کے اطلاق ایف ایم او کے دو اہم اطلاق کے شعبے ہیں: بائیو کیمسٹری اور حل میں کیمیائی رد عمل کی سالماتی حرکیات۔ اس کے علاوہ غیر نامیاتی ایپلی کیشنز کا ایک ابھرتا ہوا شعبہ ہے۔ 2005 میں، 20,000 سے زیادہ ایٹموں کے ساتھ فوٹو سنتھیٹک پروٹین کی زمینی الیکٹرانک حالت کے حساب کے لیے ایف ایم او کی درخواست کو سپر کمپیوٹنگ 2005 میں بہترین تکنیکی کاغذ کے ایوارڈ سے ممتاز کیا گیا۔ بائیو کیمیکل مسائل کے لیے ایف ایم او کی متعدد ایپلی کیشنز شائع کی گئی ہیں، مثال کے طور پر، ڈرگ ڈیزائن، مقداری ساخت-سرگرمی تعلقات (کیو ایس اے آر) کے ساتھ ساتھ پرجوش حالتوں اور حیاتیاتی نظاموں کے کیمیائی رد عمل کے مطالعے کے لیے۔ علیحدہ بندھنوں کا انکولی منجمد مداری (اے ایف او) علاج ایف ایم او کے لیے تیار کیا گیا تھا، جس سے ٹھوس، سطحوں اور نینو سسٹمز، جیسے سلکان نانووائرز کا مطالعہ کرنا ممکن ہو گیا تھا۔ ایف ایم او-ٹی ڈی ڈی ایف ٹی کا اطلاق سالماتی کرسٹل (کویناکریڈون) کی پرجوش حالتوں پر کیا گیا۔ غیر نامیاتی نظاموں میں، سلیکا سے متعلق مواد (زیولائٹس، میسوپورس نینو پارٹیکلز اور سلیکا کی سطحوں) کا ایف ایم او کے ساتھ ساتھ آئنک مائع اور بورون نائٹرائڈ ربن کے ساتھ مطالعہ کیا گیا۔ ایف ایم او کی دیگر ایپلی کیشنز بھی ہیں۔ ایف ایم او کے لیے سافٹ ویئر ایف ایم او طریقہ گیم (یو ایس)، اے بی آئی این آئی ٹی-ایم پی، پیکس، اور اوپن ایف ایم او سافٹ ویئر پیکجوں میں لاگو کیا جاتا ہے، جو مفت تقسیم کیا جاتا ہے۔ فو، ایک عام اوپن سورس جی یو آئی ہے جو ایف ایم او کے لیے ان پٹ فائلیں تیار کر سکتا ہے۔ ایم سویناگا کے تیار کردہ ایک اور گرافیکل یوزر انٹرفیس فیسیو میں ایف ایم او (دیگر خصوصیات کے علاوہ) کی ایک بہت ہی آسان خصوصی سپورٹ ہے، جس کے ساتھ سالماتی کلسٹرز، پروٹینز، نیوکلیوٹائڈز، سیکیرائڈز اور اس کے کسی بھی امتزاج (مثال کے طور پر، ڈی این اے اور پروٹین کمپلیکس کو واضح سالوینٹ میں) کا خودکار ٹکڑے ٹکڑے چند منٹ میں کیا جا سکتا ہے، اور ٹھوس مادوں اور سطحوں کا دستی ٹکڑے ٹکڑے کو علیحدہ کرنے کے لیے بانڈز پر کلک کر کے پورا کیا جا سکتا ہے۔ فیسیو ایف ایم او حساب کے نتائج کو بھی دیکھ سکتا ہے، جیسے کہ جوڑی کے تعاملات۔ گیم میں ایف ایم او کا نفاذ (ای-توانائی، جی-میلان، ایچ-ہیسین ؛ بولڈ-پی سی ایم کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے) گیم (یو ایس) حوالہ جات کمپیوٹیشنل کیمسٹری مالیکیولر بائیولوجی بھی دیکھیں۔