MOLCAS 8.6—量子化学程序软件

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软件简介

MOLCAS的重点在于多组态的量子化学计算，用于研究单组态不能给出电子结构合理描述的体系，例如激发态，化学反应的过渡态，重元素体系（过渡金属，镧系，锕系）等。MOLCAS的另一特点是多组态级别的相对论处理（标量相对论和自旋-轨道耦合），并提供专门为相对论计算设计的基组。

MOLCAS可用于计算分子结构，键能，化学反应的能垒，激发能（包括自旋-轨道耦合），振动分辨吸收光谱，以及各种分子特性等。MOLCAS可以用自洽反应场计算溶剂模型。新增加的QM/MM方法可用来计算大分子和分子簇。通过使用NEMO方法，MOLCAS还可以产生分子间作用力，用于MC/MD模拟。

MOLCAS 软件功能

波函能量与特性
MOLCAS使用以下波函模型进行总能量，电子结构和分子特性的计算：
1. Hartree-Fock以及和DFT组合。使用直接或者半直接方案，可以处理一千个以上的基函数。
2. DFT有：LSDA，LDA，SVWN，LSDA5，LDA5，SVWN5，HFB，HFS，BLYP，B3LYP，B3LYP5，TLYP，XPBE。
3. Moller-Plesset二级微扰理论（闭壳层或限制性开壳层），可用于快速计算动态电子相关影响。
4. MCSCF（CASSCF或RASSCF）用于处理电子结构无法用单行列式描述的体系。态平均方法可以处理多个电子态。可以研究一百万个电子组态的波函。
5. 多参考二级微扰理论(CASPT2)可用于计算CASSCF电子态的动态电子相关能。可以用实能级移动或虚能级移动技术消除入侵态。还可以使用新的能级移动选项IPEAshift，它对开壳层体系不仅可以排除相关能的系统误差，还可以消除入侵态。CASPT2的多重态版允许参考态用有效哈密顿方法进行相关能修正。
6. CASSCF/RASSCF波函可与基于DFT的相关势方法组合，获得包含动态电子相关的多组态波函(CAS/RAS-DFT)。
7. 对于小分子，可以用多参考CI(MR-CI，包括MR-CISD，RAS-CI和MR-ACPF)方法产生高精度波函和能量。
8. 对于能够用单行列式很好描述的分子和原子团，可以用耦合簇方法（闭壳层和限制性开壳层的CCSD(T)）研究。
9. 变分价键程序CASVB。
10. 能量和梯度可用于：Stoll-Dolg ECP基组的计算，全电子基组的标量相对论（二级Douglas-Kroll，Barysz-Snijders-Sadlej）计算，有限核近似。用Douglas-Kroll标量相对论修正，可以研究包括重金属原子（例如镧系和锕系）的体系。新的ANO-RCC基组可用于整个周期表元素的Douglas-Kroll标量相对论计算。
11. MCLR程序计算热力学特性，进行单个或两个同位素的取代计算。
12. 使用CNDO/INDO半经验哈密顿量进行3D能带计算。
13. 用Pipek-Mezey方案产生局域化轨道。

分子结构，振动频率，热动力学
1. 使用解析梯度技术的自动几何优化，可用于HF/DFT和RASSCF (RASDFT)波函。CASPT2结构可以用数值梯度程序获得。这些程序可用于获得基态和激发态的平衡结构，过渡态等。
2. 通过解析二阶导数，对RASSCF波函计算振动频率和热动力学量。
3. SLAPAF程序可用于寻找最小能量路径和内反应坐标，以及交叉点的最小能量交点。

激发态和电子光谱
MOLCAS特别为研究激发态势能曲面而设计：
1. 能量可以用所有的波函方法获得。几何优化也可以用于态平均RASSCF能量。
2. 在RASSCF级别，用RASSCF态相互作用方法计算跃迁特性。这是MOLCAS程序所特有的。这个代码还可使用有效单电子SO哈密顿量和所谓的原子平均场积分(AMFI)，计算自旋-轨道耦合。增强版本的RASSI-SO通过计算振荡强度和爱因斯坦系数A获得RASSCF理论级别的荧光和磷光寿命。
3. 在RASSCF (RASDFT)级别的激发态势能曲面上自动搜索能垒，圆锥交叉点等。
4. 用MULA代码计算两个电子态谐振能级之间的跃迁偶极矩和振动跃迁的强度，获得振动分辨电子光谱。

环境影响
MOLCAS可处理溶剂中的分子和大分子体系：
1. 用Onsager球穴模型或极化连续介质模型(PCM)处理溶剂影响。
2. QM/MM方法可用于计算大分子体系，如蛋白质，分子簇等。ComQum代码可以把Molcas和Amber分子力学代码（需另外获得）组合进行QM/MM计算。
3. NEMO程序产生分子间作用力，用于MC/MD模拟。这些力场包括静电感应，色散和交换-排斥项。它们基于个别分子的计算。

其它功能
1. 到COLUMBUS的接口。
2. 独立于平台的图形用户界面，用于显示轨道和密度（尚在开发中）。
3. 部分模块实现了并行化：Seward，SCF，Alaska，McKinley，MCLR和CC基本实现了线性或超线性加速。
4. 结合了到ACES II的界面，可以和该代码的全部耦合簇特性一起使用。 同时也可在ACES II中使用MOLCAS中的积分和梯度程序。
5. Cerius2系列的图形用户界面C2MOLCAS，可以简化输入，显示计算的MO，频率和优化结构。
6. 到Molden的接口，用于绘制分子轨道，显示几何优化和谐振分析的结果。
7. 格点显示程序MOLCASGV，基于OpenGL/Mesa，用于显示MOLCAS的分子的轨道、密度和密度差。
8. 用GRID_IT包计算分子轨道和密度格点文件，用于MOLCASGV，C2MOLCAS和GABEDIT显示。
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），分别进行direct-CI和相对论双值群CI计算。

MOLCAS 新增功能：
1. 新模块GUESSORB：产生更好的初始轨道，用于SCF和RASSCF计算。目前只支持ANO型基组。
2. 重写了MULA程序，包含在MOLCAS的一般安装中。
3. 平台无关的GUI程序GV，用于显示轨道和密度。
4. 新的程序包LOCALIZATION用于根据Pipek-Mezey方案产生局域轨道。
5. 新的程序包BAND_CNDO用于半经验3D周期体系能带计算。
6. 新配置文件用于64位计算机，包括Itanium2，Opteron，G5。
7. RASSCF_NEW和RASSCF模块分别更名为RASSCF和RASSCF_OLD。
8. 加入新版本的GA库。
9. 几个代码的速度改善，包括LOPROP和DFT。
10. 广义数值梯度代码（CASPT2，SCF/DFT，RASSCF，MP2），包括数值梯度和解析梯度。
11. 改善MOLCAS的输入语言。
12. ANO-RCC基组库升级。
13. 显示程序GV支持结构操作。
14. 扩充了程序包LOCALIZATION。
15. 使用手册加入新的部分：基于问题的指南。
16.CASPT2加入一种新的能级移动。
17.RASSCf可以自动为线型分子保持高对称性。
18.自旋-轨道耦合计算可以打印高对称性的J态(原子)或Ω态(分子)。

系统要求

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

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