简介

功能

简介

Turbomole是德国卡尔斯鲁厄大学R. Ahlrichs教授领导的理论化学小组开发的一组量子化学计算程序。

Turbomole被认为是进行HF，DFT，MP2计算最快最稳定的代码之一。它的特色不是新方法和新功能，而在于解决如何用尽量短的时间和尽量少的内存需求，快速、稳定地处理工业应用型的分子。特别是它独有的RI-DFT方法，据称可以较其它大多数DFT程序节省10倍的CPU时间，因此非常适合于大分子计算或中等分子的重复性计算（如几何优化）。Turbomole目前支持串行和并行两种计算模式，可以运行于大多数主流UNIX平台上。TURBOMOLE今后将由COSMOlogic公司负责管理和销售。可以下载DEMO版，在Linux系统中运行。

功能

1. 基本算法和性能：

半直接算法可以调整主内存和硬盘空间需求；Fortran 90动态内存分配；用于数值积分稳定和准确的网格；内存和硬盘空间要求低；可以使用所有的点群；用RI技术对双电子积分做近似（用于MP2、DFT、CC2）；使用线性标度算法降低内存需求。

2. 能量计算：

对于闭壳层和开壳层体系，可以进行的计算类型有：SCF（也就是Hartree-Fock），高效的RI技术用于MP2、CC2、DFT，此外还能进行从头分子动力学（AIMD）计算；使用多极加速RI-J近似的O(N)-RIDFT；COSMO程序对能量进行闭壳层和开壳层计算；CIS、CIS(D)、CC2、TDHF (RPA)或TDDFT计算电子激发能，可用于自旋非限制情况；CIS、TDHF和TDDFT的激发能计算可以用Block-Davidson算法；RI-TDDFT方法。

3. 能量梯度和能量二阶微分：

力场级别的全局力场(UFF)进行几何优化和解析笛卡尔Hessian计算；DFT级别的解析闭壳层Hessian计算；能量和梯度的闭壳层和开壳层计算；使用约化梯度的过渡态寻找算法；CPHF用于作用力的计算；COSMO程序对梯度进行闭壳层和开壳层计算；部分使用了RI近似的解析二阶导数计算；CIS、RPA和TDDFT进行激发态几何优化以及（数值的）力常数计算；RI-CC2对基态进行几何优化和力常数计算（使用数值的Hessian）。

4. 分子性质计算：

SCF、DFT或MP2级别的GIAO方法计算NMR；RI-CC2计算基态和激发态的单电子特性；CIS、RPA和TDDFT计算激发态特性；RI-TDDFT方法计算动态极化率和旋光色散。

5.7版新增功能：

ECP支持到l-角动量。

改善了到d-函数的解析二阶导数计算。

二阶代数图解精度ADC(2)的激发能。

显示基态、激发态的电子密度和微分密度。

在TDDFT中使用RI-J近似，用于激发态特性，几何优化，和（数值）力常数的计算。

用于多级加速RI-J (MARIJ)的解析梯度。

加入TPSS和TPSSH两种meta-GGA泛函（用于能量和梯度），包含RI-J。

辅助基函数优化的梯度，用于RI-MP2和RI-CC2计算。

4-zeta价电子质量的基组，用于原子H-Kr。

改善的过渡态优化；增加了新的基态几何优化程序。

自旋非限制的精确交换方法，用于LHF近似。

更容易阅读的使用手册电子文档。

5.8版新增功能：

1. 对从H到Rn的元素（除镧系外）加入新的基组，对周期表的元素有一致的精度；

2. 加入5p和6p元素的小核ECP及相应的基组；

3. ECP程序支持g-投影（仅用于能量和梯度）；

4. 并行多极加速RI-J方法（MARI-J）；

5. 更快的积分程序，特别用于RI处理；

6. 对分子特性、波函分析工具和到图形工具的接口程序改善了功能，并简化了操作；

7. RI-CC2的激发态解析梯度；

8. 对RI-MP2和RI-CC2基态能量，以及RI-CIS(D)，RI-CC2和RI-ADC(2)激发态能量实现并行化；

9. 输入模块的定义完全支持ricc2程序；

10.对使用QZVPP (H-Kr)和cc-pwCVXZ (B-Ne, Al-Ar)轨道基组的RI-MP2/RI-CC2计算加入了辅助基组；

11.COSMO包括对称性和更稳定的A-矩阵设置；

12.分子动力学中加入键长限制以及凝聚相中的虚空穴；

13.友好的新输入生成程序TMOLE，具有多种功能（如Z-矩阵输入，势能曲线计算，等）；

14.新的DIIS方法和阻尼，默认用于加速SCF收敛；

15.当最小化和过渡态优化失败时，自动在内坐标和直角坐标间切换；

16.最大原子数目和基函数数目分别增加到700和10000。

5.9版新增功能：

1. 方法：

a. RI-J用于Hartree-Fock和DFT混合泛函，提高效率；

b. RI-JK梯度和DFT混合泛函计算的增强

c. aoforce模块增强，可进行一直到g函数基组和一直到g投影的ECP的解析谐振频率计算；

d. RI-CC2/RI-MP2：对基态和激发态的梯度并行化，以及激发态ADC(2)和CIS(D_infinity)的梯度；

e. MD：使用Nose-Hoover温度控制的有限温度正则Born-Oppenheimer分子动力学；

f. NPA：Weinhold的自然布居分析；

g. 新的自动优化方法用于最低点和过渡结构；改善了内冗余坐标的总稳定性及生成；

h. RI-MP2-R12：闭壳层和开壳层体系的单点显式关联RI-MP2-R12能量；

i. BSSE：完全函数平衡方法执行结构优化，可避免基组重叠误差。

2. 效率：

a.RI-J结合Hartee-Fock交换，使得大型Hartree-Fock或DFT混合泛函的计算加速；

b.MARI-J (多极加速RI-J)：在减少总计算量的前提下提高了精度；

c.更好的并行加速度；

d.aoforce模块：提高了效率。

3. 基组和辅助基组：

a.镧系和锕系直到Lr的基祖；

b.RI-J辅助基组(jbasen)用于def2-基组（H-Rn）以及def-基祖（镧系和锕系）；

c.RI-JK辅助基组(jkbasen)用于所有的三、四zeta价电子基组，包括镧系和锕系；

d.用于RI-MP2和RI-CC2的新辅助基组(cbasen)，包括：def2-QZVPP用于Rb-Rn（不包括镧系）；def2-SVP，def2-TZVP，和def2-TZVPP用于H-Rn（不包括镧系）；(aug-)cc-pVXZ-PP和(aug-)cc-pwCVXZ-PP，其中X=D,T,Q,5，用于Cu，Ag，Au和Zn，Cd，Hg；

e.一直到l函数的辅助基组。

4. DFT求积分：

a.新的格点用于镧系和锕系直到Lr；

b.格点优化：DFT不再有“未优化格点”；

c.DFT格点扩展到弥散情况；

d.修改了积分的数值问题。

TURBOMOLE 5.9.1的新功能：

1. Linux/PC和Itanium2/Linux并行版使用HP-MPI。

2. statpt可以固定笛卡尔坐标；更稳定的内坐标。

3. Windows版的Turbomole。

4. 新的图形用户界面TmoleX。

TURBOMOLE 5.10的新功能：

1. 振动拉曼强度：含频TDHF和（杂化）TDDFT极化率的解析二阶导。

2. 自旋轨道耦合：用自旋轨道ECP的二分量RI-Hartree-Fock和RI-DFT计算。

3. SCS-RI-MP2：闭壳层HF和UHF参考态、并行和串行执行的能量及梯度。

4. 周期点电荷：用于HF和DFT的能量和梯度计算。

5. DFT+D：包含色散的DFT。

6. COSMO用于RI-MP2计算。

7. 特性：Merz-Kollman ESP拟合。

8. 自旋反转用于破缺对称性的处理。

9. 改善了效率：基于RI-HF的RI-MP2/RI-CC2梯度和特性；NumForce可以操作冻结笛卡尔坐标；NumForce和jobex可以把RI-JK和RI-MP2/RI-CC2一起使用。

10.工具：用二进制格式保存分子轨道文件；tm2molden支持g函数；3D格点文件使用cube格式；把振动频率输出转化到G98格式。

TURBOMOLE 6.0的新功能：

1. 功能：SCS-CC2计算基态和激发态的能量，梯度，跃迁矩及一阶特性；解析二阶导数支持meta-GGA泛函（TPSS，TPSSh）) ；MP2-F12；点电荷的梯度用于QM/MM；MP2-COSMO梯度；流程图管理脚本MoleControl；DFT积分使用不同的密度。

2. 效率：DFT基态能量计算用差分密度加速；默认优化程序从relax改为statpt；临界点计算和固定优化坐标更稳定；改善了解析二阶导计算的效率；ADC(2)级别的并行梯度和响应特性已经完全工作。

3. 工具：MoleControl用Python脚本控制任务；分析二分量相对论波函；vibration脚本产生gnupolt输入文件，显示IR振动光谱；输出轨道到AOMix程序；对post-SCF热力学特性使用换算的等密度空穴进行COSMO计算；简化COSMO的安装；简化了特性和波函分析；基组库添加了更多基组；改变了并行版本的默认设置。

TURBOMOLE 6.1的新功能：

1. 功能：N自旋标度SOS-RI-MP2；更快的MP2-F12；CC2激发态之间的单电子跃迁距；C1点群的Douglas-Kroll-Hess能量；并行的增强。

2. 效率：对于AMD CPU，速度提高了30%；提高了并行版的速度；MPI版减少了主节点的CPU使用。

TURBOMOLE 6.2的新功能：

1. 功能：首次执行CCSD，CCSD(F12)各种变体，以及CCSD(T)（ricc2模块）。

2. 效率：用OpenMP并行执行LHF（dscf模块）。

3. 使用：TmoleX 3.0：加入预优化工具MOPAC7，显示光谱，PES扫描的新方法，支持TURBOMOLE的更多功能；LHF支持到h函数和使用ECP的重元素；在用户定制的格点上绘制交换关联势图；MoleControl 2.1版。