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MOLCAS 8.6—量子化學(xué)程序軟件

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軟件簡(jiǎn)介


MOLCAS的重點(diǎn)在于多組態(tài)的量子化學(xué)計(jì)算，用于研究單組態(tài)不能給出電子結(jié)構(gòu)合理描述的體系，例如激發(fā)態(tài)，化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)，重元素體系（過渡金屬，鑭系，錒系）等。MOLCAS的另一特點(diǎn)是多組態(tài)級(jí)別的相對(duì)論處理（標(biāo)量相對(duì)論和自旋-軌道耦合），并提供專門為相對(duì)論計(jì)算設(shè)計(jì)的基組。

MOLCAS可用于計(jì)算分子結(jié)構(gòu)，鍵能，化學(xué)反應(yīng)的能壘，激發(fā)能（包括自旋-軌道耦合），振動(dòng)分辨吸收光譜，以及各種分子特性等。MOLCAS可以用自洽反應(yīng)場(chǎng)計(jì)算溶劑模型。新增加的QM/MM方法可用來計(jì)算大分子和分子簇。通過使用NEMO方法，MOLCAS還可以產(chǎn)生分子間作用力，用于MC/MD模擬。

MOLCAS 軟件功能

波函能量與特性
MOLCAS使用以下波函模型進(jìn)行總能量，電子結(jié)構(gòu)和分子特性的計(jì)算：
1. Hartree-Fock以及和DFT組合。使用直接或者半直接方案，可以處理一千個(gè)以上的基函數(shù)。
2. DFT有：LSDA，LDA，SVWN，LSDA5，LDA5，SVWN5，HFB，HFS，BLYP，B3LYP，B3LYP5，TLYP，XPBE。
3. Moller-Plesset二級(jí)微擾理論（閉殼層或限制性開殼層），可用于快速計(jì)算動(dòng)態(tài)電子相關(guān)影響。
4. MCSCF（CASSCF或RASSCF）用于處理電子結(jié)構(gòu)無法用單行列式描述的體系。態(tài)平均方法可以處理多個(gè)電子態(tài)。可以研究一百萬個(gè)電子組態(tài)的波函。
5. 多參考二級(jí)微擾理論(CASPT2)可用于計(jì)算CASSCF電子態(tài)的動(dòng)態(tài)電子相關(guān)能。可以用實(shí)能級(jí)移動(dòng)或虛能級(jí)移動(dòng)技術(shù)消除入侵態(tài)。還可以使用新的能級(jí)移動(dòng)選項(xiàng)IPEAshift，它對(duì)開殼層體系不僅可以排除相關(guān)能的系統(tǒng)誤差，還可以消除入侵態(tài)。CASPT2的多重態(tài)版允許參考態(tài)用有效哈密頓方法進(jìn)行相關(guān)能修正。
6. CASSCF/RASSCF波函可與基于DFT的相關(guān)勢(shì)方法組合，獲得包含動(dòng)態(tài)電子相關(guān)的多組態(tài)波函(CAS/RAS-DFT)。
7. 對(duì)于小分子，可以用多參考CI(MR-CI，包括MR-CISD，RAS-CI和MR-ACPF)方法產(chǎn)生高精度波函和能量。
8. 對(duì)于能夠用單行列式很好描述的分子和原子團(tuán)，可以用耦合簇方法（閉殼層和限制性開殼層的CCSD(T)）研究。
9. 變分價(jià)鍵程序CASVB。
10. 能量和梯度可用于：Stoll-Dolg ECP基組的計(jì)算，全電子基組的標(biāo)量相對(duì)論（二級(jí)Douglas-Kroll，Barysz-Snijders-Sadlej）計(jì)算，有限核近似。用Douglas-Kroll標(biāo)量相對(duì)論修正，可以研究包括重金屬原子（例如鑭系和錒系）的體系。新的ANO-RCC基組可用于整個(gè)周期表元素的Douglas-Kroll標(biāo)量相對(duì)論計(jì)算。
11. MCLR程序計(jì)算熱力學(xué)特性，進(jìn)行單個(gè)或兩個(gè)同位素的取代計(jì)算。
12. 使用CNDO/INDO半經(jīng)驗(yàn)哈密頓量進(jìn)行3D能帶計(jì)算。
13. 用Pipek-Mezey方案產(chǎn)生局域化軌道。

分子結(jié)構(gòu)，振動(dòng)頻率，熱動(dòng)力學(xué)
1. 使用解析梯度技術(shù)的自動(dòng)幾何優(yōu)化，可用于HF/DFT和RASSCF (RASDFT)波函。CASPT2結(jié)構(gòu)可以用數(shù)值梯度程序獲得。這些程序可用于獲得基態(tài)和激發(fā)態(tài)的平衡結(jié)構(gòu)，過渡態(tài)等。
2. 通過解析二階導(dǎo)數(shù)，對(duì)RASSCF波函計(jì)算振動(dòng)頻率和熱動(dòng)力學(xué)量。
3. SLAPAF程序可用于尋找最小能量路徑和內(nèi)反應(yīng)坐標(biāo)，以及交叉點(diǎn)的最小能量交點(diǎn)。

激發(fā)態(tài)和電子光譜
MOLCAS特別為研究激發(fā)態(tài)勢(shì)能曲面而設(shè)計(jì)：
1. 能量可以用所有的波函方法獲得。幾何優(yōu)化也可以用于態(tài)平均RASSCF能量。
2. 在RASSCF級(jí)別，用RASSCF態(tài)相互作用方法計(jì)算躍遷特性。這是MOLCAS程序所特有的。這個(gè)代碼還可使用有效單電子SO哈密頓量和所謂的原子平均場(chǎng)積分(AMFI)，計(jì)算自旋-軌道耦合。增強(qiáng)版本的RASSI-SO通過計(jì)算振蕩強(qiáng)度和愛因斯坦系數(shù)A獲得RASSCF理論級(jí)別的熒光和磷光壽命。
3. 在RASSCF (RASDFT)級(jí)別的激發(fā)態(tài)勢(shì)能曲面上自動(dòng)搜索能壘，圓錐交叉點(diǎn)等。
4. 用MULA代碼計(jì)算兩個(gè)電子態(tài)諧振能級(jí)之間的躍遷偶極矩和振動(dòng)躍遷的強(qiáng)度，獲得振動(dòng)分辨電子光譜。

環(huán)境影響
MOLCAS可處理溶劑中的分子和大分子體系：
1. 用Onsager球穴模型或極化連續(xù)介質(zhì)模型(PCM)處理溶劑影響。
2. QM/MM方法可用于計(jì)算大分子體系，如蛋白質(zhì)，分子簇等。ComQum代碼可以把Molcas和Amber分子力學(xué)代碼（需另外獲得）組合進(jìn)行QM/MM計(jì)算。
3. NEMO程序產(chǎn)生分子間作用力，用于MC/MD模擬。這些力場(chǎng)包括靜電感應(yīng)，色散和交換-排斥項(xiàng)。它們基于個(gè)別分子的計(jì)算。

其它功能
1. 到COLUMBUS的接口。
2. 獨(dú)立于平臺(tái)的圖形用戶界面，用于顯示軌道和密度（尚在開發(fā)中）。
3. 部分模塊實(shí)現(xiàn)了并行化：Seward，SCF，Alaska，McKinley，MCLR和CC基本實(shí)現(xiàn)了線性或超線性加速。
4. 結(jié)合了到ACES II的界面，可以和該代碼的全部耦合簇特性一起使用。 同時(shí)也可在ACES II中使用MOLCAS中的積分和梯度程序。
5. Cerius2系列的圖形用戶界面C2MOLCAS，可以簡(jiǎn)化輸入，顯示計(jì)算的MO，頻率和優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
6. 到Molden的接口，用于繪制分子軌道，顯示幾何優(yōu)化和諧振分析的結(jié)果。
7. 格點(diǎn)顯示程序MOLCASGV，基于OpenGL/Mesa，用于顯示MOLCAS的分子的軌道、密度和密度差。
8. 用GRID_IT包計(jì)算分子軌道和密度格點(diǎn)文件，用于MOLCASGV，C2MOLCAS和GABEDIT顯示。
9. 包含了MOPAC，HONDO等的功能。
10. 到LUCIA和LUCIAREL的接口 （需要向作者索取LUCITA程序），分別進(jìn)行direct-CI和相對(duì)論雙值群CI計(jì)算。

MOLCAS 新增功能：
1. 新模塊GUESSORB：產(chǎn)生更好的初始軌道，用于SCF和RASSCF計(jì)算。目前只支持ANO型基組。
2. 重寫了MULA程序，包含在MOLCAS的一般安裝中。
3. 平臺(tái)無關(guān)的GUI程序GV，用于顯示軌道和密度。
4. 新的程序包LOCALIZATION用于根據(jù)Pipek-Mezey方案產(chǎn)生局域軌道。
5. 新的程序包BAND_CNDO用于半經(jīng)驗(yàn)3D周期體系能帶計(jì)算。
6. 新配置文件用于64位計(jì)算機(jī)，包括Itanium2，Opteron，G5。
7. RASSCF_NEW和RASSCF模塊分別更名為RASSCF和RASSCF_OLD。
8. 加入新版本的GA庫(kù)。
9. 幾個(gè)代碼的速度改善，包括LOPROP和DFT。
10. 廣義數(shù)值梯度代碼（CASPT2，SCF/DFT，RASSCF，MP2），包括數(shù)值梯度和解析梯度。
11. 改善MOLCAS的輸入語言。
12. ANO-RCC基組庫(kù)升級(jí)。
13. 顯示程序GV支持結(jié)構(gòu)操作。
14. 擴(kuò)充了程序包LOCALIZATION。
15. 使用手冊(cè)加入新的部分：基于問題的指南。
16.CASPT2加入一種新的能級(jí)移動(dòng)。
17.RASSCf可以自動(dòng)為線型分子保持高對(duì)稱性。
18.自旋-軌道耦合計(jì)算可以打印高對(duì)稱性的J態(tài)(原子)或Ω態(tài)(分子)。

系統(tǒng)要求

The OS support list: Linux, Mac OS X, MS Windows (Cygwin), AIX





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