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词条 Q-Chem
释义

电子结构从头计算程序,可以对分子的基态和激发态进行第一定律计算。

功能:

基态自洽场方法

1. Hartree-Fock方法

限制性,非限制性,和限制性开壳层形式

用于结构优化的解析一阶导数

用于谐振频率分析的解析二阶导数

2. 密度泛函理论

局域泛函和梯度校正泛函。交换泛函:Slater,Becke’88,Perdew’91,Gill’96,Gilbert-Gill’99,Handy -Cohen OPTX。关联泛函:VWN5,Lee-Yang-Parr,Perdew-Zunger’81,Perdew’86,Wigner, Perdew’91。EDF1交换-关联泛函。用户定义的交换-关联泛函。

HF-DFT混合泛函:B3LYP,B3PW91,B3LYP5,用户定义的混合泛函。

基于数值格点的数值积分方案:SG-0标准网格,SG-1标准网格,Lebedev和Gauss-Legendre角向积分方案

用于结构优化的解析一阶导数

用于谐振频率分析的解析二阶导数

3. 线性标度方法

傅立叶变换库仑方法

连续快速多极方法

线性标度HF交换方法

基于格点的线性标度积分,用于交换-关联泛函求值

线性标度NMR化学位移

4. AOINTS包用于双电子积分

结合了高性能积分技术的最新进展;COLD PRISM;J-矩阵引擎。

5. SCF改进

in-core和直接SCF的最优混合

DIIS

初始猜测方案:重叠球平均原子密度,广义Wolfsberg-Helmholtz,从小基组投影,芯哈密顿量的猜测

SCF波函的稳定性分析

最大重叠方法

Fock矩阵的直接最小化

极化原子轨道对分子优化的最小基

基于波函的电子关联处理

1. M?ller-Plesset微扰理论

限制性,非限制性,和限制性开壳层形式

直接和半直接方法计算能量

半直接方法的解析梯度,用于限制性和非限制性形式

在MP3,MP4和MP4SDQ方法的解析梯度计算中处理冻芯轨道

2. 局域MP2方法

根据物理图象截断完全MP2的能量表达式,从而减少计算量

减少计算量相对于分子尺寸的标度,近似为两倍,却不明显丢失精度。

应用外推PAO用于局域校正

可以使用分子中的双原子和分子中的三原子技术

3. RI-MP2

比MP2和局域MP2快十倍

4. 耦合簇方法

CCSD:能量,以及作为能量有限差分的梯度

EOM-XX-CCSD;XX = EE, EA, IP, SF,能够灵活处理自由基,键的断裂,以及对称破缺问题

耦合簇能量的非迭代校正:三级校正CCSD(T),三级和四级校正CCSD(2)

广泛应用分子点群对称性,以改善效率

二次双激发耦合簇

QCISD,QCISD(T)和QCISD(2)用于能量

DIIS用于收敛加速

冻芯近似,用于增加可处理体系的尺寸

5. 优化轨道的耦合簇方法

优化轨道的双激发耦合簇(OD):可避免人为的对称破缺问题;优化平均场参考轨道使能量最小;Brueckner耦合簇;OD,OD(T),和OD(2)的能量及梯度

优化价轨道的耦合簇方法(VOD):传统CASSCF方法的耦合簇近似;在价活性空间利用截断的OD波函;比CASSCF有更少的磁盘空间需求和更小的体系标度,可处理较大体系;VOD,VOD(T),VQCCD,和VOD(2)的能量及梯度

激发态方法

1. 支持的计算类型

垂直激发吸收谱

通过激发态能量的有限差分,进行激发态的结构优化

UCIS和RCIS进行激发态的振动分析

自旋反转DFT

2. CIS方法

从Hartree-Fock基态波函计算激发态:获得定性的单电子激发态;结构与频率与基态Hartree-Fock结果有可比性

高效的直接算法用于计算闭壳层和开壳层体系的能量、解析梯度和二阶导数

XCIS用于二重和四重态计算

双激发微扰校正CIS(D),可使CIS误差减少两倍或更多,接近于MP2

3. TDDFT

从Kohn-Sham基态波函计算激发态能量

对于低位价激发态,TDDFT比CIS有相当大的改善,但只有相近的计算量

提供激发态中关联效应的内在图像

自由基的低位价激发态,比CIS有相当大的改善

自旋反转密度泛函理论(SFDFT):把TDDFT推广到低位价激发态之外;可用于键断裂的过程,以及自由基和双自由基体系。

4. 基于耦合簇的激发态方法

EOM-CCSD

自旋反转激发态方法:改善了双、三自由基体系的处理;结合单行列式波函处理键断裂问题;可用于OD和CCSD理论级别

OOD方法:与CCSD激发态方法有几乎相同的数值性能;比TDDFT精度更高,到计算量更昂贵

EOM-VOOD方法:类似于EOM-CCSD,但使用VOOD方案

激发态特性计算:跃迁偶极矩和结构

5. 分解分析

显示电子跃迁的工具,用于把电子跃迁分类为价跃迁、Rydberg跃迁,混合跃迁,或电荷转换

特性分析

1. 自动结构优化和过渡态优化

使用Jon Baker博士的OPTIMIZE程序包,用约化内坐标保证迅速收敛,避免初始力常数矩阵

具有一般约束的结构优化:可施加于键角,二面(扭转)角,或平面外的弯曲;直角坐标中冻结原子;约束不一定要加在初始结构上

优化使用笛卡尔,Z-矩阵或离域内坐标

本征矢跟踪算法,用于过渡态和最小化

GDIIS算法用于最小化:使到平衡结构的收敛获得极大加速

内反应坐标跟踪:沿着反应路径的连续平衡结构和过渡态

2. 振动光谱

自动调用解析和数值二阶导数

红外和拉曼强度

输出标准的统计热力学信息

同位素替换,用于与实验进行比较

非谐性校正

3. NMR屏蔽张量

4. 自然键轨道分析

使用NBO 4.0

5. Stewart原子

从分子密度重新获得原子特性

Q-Chem用单位分解方法计算这些值

6. 动量密度

7. Intracules

独特的双电子函数,提供分子中库仑能和交换能关于位置和动量的最详尽信息

8. 分子中的原子

利用免费的AIMPAC进行AIM分析

9. 溶解模型

简单的Onsager反应场模型

Langevin偶极模型

SS(V)PE:一种新的电解质连续模型

10.基于Dirac-Fock理论的相对论能量校正

11.对角绝热校正

计算Born-Oppenheimer对角修正,研究核与电子运动绝热距离的分解

基组

1. 高斯基组

2. 赝势基组

3. 用户定义的基组和赝势

4. 基组重叠误差(BSSE)校正

QM/MM

1. 到CHARMM的接口

2. ONIUM

其他

1. Q-Chem的功能已经完全整合到Spartan程序中,在图形用户界面下计算更容易

操作平台:Unix/Linux/Mac

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更新时间:2024/11/16 13:47:24