Molcas
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MOLCAS

         MOLCAS的重点在于多组态量子化学计算,目前最新版本是MOLCAS 7.8,适用于研究电子结构不能用单组态合理描述的体系,如激发态、化学反应的过渡态、重元素(过渡金属、镧系、锕系等)。MOLCAS能在多组态级别进行相对论处理(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,可以用半经验方法CNDO研究周期体系的能带。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新版进一步把F12,Density Fitting等提高计算效率的方法应用到更多的方法中。


波函数与能量

1.DFT包括:LSDA,LDA,SVWN,LSDA5,LDA5,SVWN5,HFB,HFS,BLYP,B3LYP,B3LYP5,TLYP,XPBE等泛函。
2. Moller-Plesset二级微扰理论(闭壳层或限制性开壳层),能够快速地计算动态电子相关的影响。
3. MCSCF(CASSCF或RASSCF)用于处理电子结构无法用单行列式描述的体系,可以研究一百万个电子组态的波函。
4. 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,对开壳层体系不仅可以排除关联能的系统误差,还可以消除入侵态。CASPT2的多重态,允许参考态用有效的哈密顿方法进行相关能修正。
5. CASSCF/RASSCF波函数可与基于DFT的相关势的方法组合,获得包含动态电子相关的多组态波函数(CAS/RAS-DFT)。
6. 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数和能量。
7.闭壳层和限制性开壳层的CCSD(T)。
8. 变分价键程序CASVB。
9.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。
10.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. 能量和梯度可使用: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的体系。新的ANO-RCC基组可用于所有元素的Douglas-Kroll标量相对论计算。
2. HF/DFT和RASSCF(RASDFT) 使用解析梯度自动几何优化波函,CASPT2使用数值梯度,用于获得基态和激发态的几何结构、过渡态等。
3. 通过解析二阶导数,对RASSCF波函数计算振动频率和热动力学量。
4. SLAPAF用于寻找最小能量路径、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为研究激发态势能曲面而做了很多特别设计。
1. 能量可以用所有的波函数的方法获得。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程序所独有的。这个代码还可使用有效单电子SO哈密顿量和原子平均场积分(AMFI),计算自旋-轨道耦合。增强的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。


其它功能

1. 调用COLUMBUS的接口进行MR-CI(+Q),MR-ACPF, MR-CEPA, MR-AQCC(-v)等计算。
2. 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。


References:

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[4] K. Andersson, P.-°A. Malmqvist, B. O. Roos, A. J.Sadlej, and K. Wolinski. J. Phys. Chem., 94:5483, 1990.

[5] K. Andersson, P.-°A. Malmqvist, and B. O. Roos. J. Chem. Phys., 96:1218, 1992.

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