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Molpro —分子专家

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Molpro —分子专家

MOLPRO 分子专家程序包是一套由各种进行分 子体系电子结构计算的量子化学从头算程序组 成的完整体系。它主要由Hans-Joachim Werner 和Peter Knowles 设计维护,同时MOLPRO 分 子专家程序包之中也包含很多其他作者的贡 献。与其他常用的量子化学软件包不同的是, MOLPRO 分子专家程序包侧重于高精度的计 算,这一点主要体现在对电子相关广泛的处理 上,使用的方法包括多参考态的组态相互作用 方法(MRCI)、耦合簇方法(CC)以及其他 相关方法。使用最新发展的密度拟合近似技术 (Density Fitting),结合局域相关方法(Local correlation methods),可以异常显著的降低随 着分子尺度的增加而增加的计算量,显著的改 善计算量对于分子尺度的标度(scaling)。这 样,相对于其他软件包,MOLPRO 分子专家程 序包可以对更大的分子体系进行精确的量子化 学从头计算。更进一步的,新发展的直接相关 MP2 和直接相关耦合簇方法可以得到非常接近 基组极限(basis set limit)的结果。

Molpro的功能与特点


★ 能量计算


*生成一般收缩对称化高斯基的积分(spdfghi)

*有效核势(ECP)和核极化势(CPP)
*闭壳层和开壳层(包括自旋约束和非约束)自 洽场方法(RHF, UHF)
*Kohn-Sham 框架下的密度泛函理论(DFT),支持大量一般梯度近似(GGA)交换泛函和相关泛函
*单参考态电子相关方法(闭壳层方法有: Moller-Plesset 微扰理论(MP2-MP4),耦合簇方 法(CCSD(T)),二次组态相互作用方法
(QCISD(T)以及Brueckner 耦合簇方法 (BCCD(T))。开壳层方法有:开壳层自旋非 约束和自旋约束的MP2 方法(UHF-UMP2, ROHF-RMP2)和(部分约束的)开壳层耦合簇 方法(RHF-UCCSD(T), RHF-RCCSD(T)))
*计算量相对于分子尺度增长为线性标度的局域 电子相关方法(LMP2, LQCISD(T), LCCSD(T))
*开壳层和闭壳层的直接相关(Explicitly correlated) 方法(MP2-F12, LMP2-F12, CCSD(T)-F12)
*可以直接计算激发能的CIS, CC2 和EOM-CCSD 方法
*多组态自洽场(MCSCF)方法,包括CASSCF 和RASSCF,并可以处理一般态平均(general state-averaged)的能量泛函
*内部收缩的多参考态组态相互作用(MRCI), 包括多种变形,例如:MR-ACPF,MR-AQCC
*一般的多参考态二阶和三阶微扰理论(MRPT2/ CASPT2, MP-PT3/CASPT3),多态(multistate) CASPT2
*全组态相互作用方法(FCI)
*使用直接积分技术(Integral-direct)的Hartree- Fock,DFT,MCSCF 和电子对相关方法(MPn, CCSD, MRCI)。
*使用密度拟合技术(Density Fitting)的Hartree- Fock,DFT,MP2,LMP2,LCCSD(T),MP2- F12,LMP2-F12 方法。

 

★ 梯度计算和几何结构优化


*可以计算解析能量梯度的方法有:SCF, DFT, MP2, QCISD(T), LMP2, LQCISD, SA-MCSCF/ CASSCF, MR-PT2/CASPT2。密度拟合方法已应 用于SCF,DFT 和LMP2 的梯度计算。
*闭壳层HF 和(单态,single state)MCSCF/ CASSCF 的解析能量二阶导数(Hessians)
*在所有方法中都能计算数值能量梯度和数值能量二阶导数(Hessians)
*自动进行几何构型优化,过渡态寻找,反应路径跟踪。
*MCSCF 的解析非绝热耦合(non-adiabatic coupling)矩阵元计算,MRCI 的数值非绝热耦合(non-adiabatic coupling)矩阵元计算。
*自动计算简谐和非简谐振动频率,振动强度和 热力学性质。
*点电荷阵列的能量梯度(为做QM/MM优化)

 

性质计算和波函数分析


*以下方法可以计算多种单电子性质:HF, DFT, MCSCF/CASSCF, MRCI, EOM-CCSD。使用以 下方法计算多种跃迁性质(Transition
Properties):MCSCF/CASSCF, MRCI, EOMCCSD( CASSCF 和MRCI 也可计算不同的轨道 组成的波函数之间的跃迁)。MCSCF/CASSCF 能计算一些双电子性质(例如角动量算符)

*CASSCF 和MRCI 的自旋-轨道耦合(Spin-orbit coupling)。

*使用有效核势方法或使用Breit- Pauli 形式。
*Mulliken 电荷分析和多极矩分布分析。
*NBO 和自然布居数(natural population)分析
*CASSCF 波函数的价键(Valence-Bond)分析和 能量最优化的价键波函数计算。
*轨道局域化(Boys,Pipek-Mezey)


★ 接口


*可视化程序:MOLDEN,XMOL,…
*QM/MM 程序:Chemshell, QoMMMa, QMPOT
*WebMO (http://www.webmo.net)
*MRCC 程序(Kallay & Gauss)
*以XML 格式输出CML 几何构型和所有结果,基 组,轨道,可以在浏览器上看到其中包含的三 维几何构型。

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