Molpro
Molpro是一款功能全面的量子化学计算软件,其优势在于对电子结构的高精度计算,并且提供的算法更加全面,包括密度泛函DFT、微扰理论MPn、多参考组态相互作用(MR-CI)、耦合簇(CC)以及其他相关方法,是国际上广泛应用的专业级量化计算软件。
Molpro软件的作者H. -J. Werner教授是国际量子分子科学院(International Academy of Quantum Molecular Science)院士,并且自1995年以来一直担任Int. Rev. Phys. Chem.和Phys. Chem. Chem. Phys.等多种期刊的编辑,精于理论化学的算法研究。H.-J. Werner教授和P. Knowles教授从编程层面上对Molpro的运算模块做了大量优化,因此Molpro可以说是目前计算速度最快的量化软件之一。这尤其体现在处理激发态的时候,Molpro用MR-CI方法通常只需10个循环即可自洽收敛,而不会像其它软件常用的CASSCF方法那样难以收敛,并且MR-CI的计算结果更加精确。
Molpro 2025.3新功能
CABS 单修正并行化
改进 HF-CABS 单修正模块,现支持多节点并行;PNO-F12 计算默认自动计算并复用该修正。
默认关闭 `ORTHO_CABS=0` 节省一次对角化,相对能量影响极小;可通过 `ortho_cabs=1` 恢复旧行为。
PNO-LCCSD(T)-F12 域优选
新增 `SORTPNO` 选项:先按占据数、再按半正则能量贡献补选 PNO,可显著缩减部分域;`EPNO_MIN=value` 可剔除能量贡献过小的 PNO。
PNO 区域相关
支持为不同相关区域设定专属域参数与扩展中心列表,使用见 `[REGION]` 章节。
INTERACT 重启动
支持在已完成 CP 校正后重启,跳过或单独执行单体松弛、无 CP 计算,重启动更灵活。
CC2 性质与跃迁矩
闭壳层密度拟合 CC2 程序现可计算基态密度矩阵、多极矩及激发态跃迁矩。
有限场性质计算
新增自动化脚本,一键完成多极矩、极化率等有限场性质计算。
自洽随机相近似(SCRPA)
新模块 `SCRPA` 实现自洽 RPA 方法:用 OEP 构造精确交换 + RPA 相关势;`SCEXX` 模块提供无相关的自洽精确交换 OEP。
外部接口扩展
支持 TREXIO 格式读写几何;`pymolpro` 新增导出几何/基组/轨道到 TREXIO,并可在 ASE 中直接调用 Molpro。
图形界面 gmolpro
gmolpro2.8.0 与 Molpro 2025.2 捆绑,基组库同步更新。
gmolpro 2.7.0 与 2025.1 配套,支持轨迹可视化(多 XYZ 拼接)、扩散轨道放大显示;2025.1+ 需 ≥2.7.0 以兼容新 xml/xml-sidecar 分离格式。
Bug 修复
消除双杂化 DFT 串并行结果不一致缺陷:并行模式现也正确施加 MP2 相关比例因子。
Molpro 2025.2新功能
Interact 程序
修复 PNO-LCCSD(T*) 三重项缩放的极小 bug,影响可忽略。
拟合基组
Ba 的 def2-QZVPP MP2FIT 基组更新为新版,旧版仍可通过 def2-QZVPPO 调用。
核-电子轨道 DFT(NEO-DFT)
现已支持密度拟合,限于标准数值积分网格 SG1-3。
通过 libxc 提供电子-质子相关泛函 epc17.1、epc17.2、epc18.1、epc18.2。
内置 Brorsen 等开发的多组分基组 cc-pVnZ-mc 与 aug-cc-pVnZ-mc,可直接调用。
Molpro 2025.1新功能
关键 bug 修复
消除含 ECP 且满足“分段/CV 基组 + 同种原子相邻 + 对称映射”条件时,Hartree-Fock 起始猜测错误(导致不收敛或报错)的问题;[a]vnz[-f12] 系列基组不受影响。
新基组与赝势
为多种 3d 过渡金属新增配套赝势及相应基组。
自动计算相互作用能
新增程序 Interact,可一键完成 CP 校正的相互作用能计算。
PNO 区域相关法
REGION 方案进一步优化,局域相关空间划分更稳健。
并行二进制策略调整
不再提供 sockets 版;官方仅发布 MPI-PR 二进制。该方案受 Global Arrays 官方支持,内存配置更简洁,且可避免大内存任务在其他运行时环境下出现的崩溃。
Molpro 2024.1新功能
综合修复
对既有方法进行多项错误修正与性能改进。
全新界面 iMolpro
免费内置,可图形化生成 DFT 及所有单参考方法的输入文件,并提交至指定机器执行;同时集成 Jmol,可直接查看分子结构、轨道与振动模式。
D4 色散修正
修复赝势计算中色散能偏小的问题;新增与 D4 程序一致的 libxc 泛函别名,可直接使用常见泛函简称。
密度基组校正
大幅加速(支持密度拟合与否);现可调用多种泛函进行校正。
内收缩多参考耦合簇(icMRCC)
推出 CAS(2,2)-icMRCCSD,理论细节见 JCP 158, 134801 (2023)。
PNO-F12 能量变量
PNO-LMP2-F12 / PNO-LCCSD(T)-F12 计算后自动设置 `EMP2F12_PNO`(PNO 投影)与 `EMP2F12_OSV`(PAO/OSV 投影)变量,便于后续提取。
量子核自适应优化(adaptive-NEO)
在 SCF 循环中自动把核基中心移至核轨道质心,实现量子核位置的自洽优化。
基组简称更新
短名 `[awc]vnz-dk`(n=d/t/q/5)现对应第二周期 Al–Cl 的 `[aug]-cc-p[wC]V(n+d)Z-DK` 系列;若不想用 +d 扩展,请写全名。
图形界面 gmolpro 2.3.0
与 2024.1 捆绑发布;新增“Display/Retina Screen”切换,支持 Retina 像素倍率(1×/2× 或自定义),配置自动保存于 `~/.pqsmol/gmolpro.conf`;默认启用 `LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1`,避免 Mesa 驱动引发的 Linux 崩溃。
Molpro 2023.1新功能:
多节点并行
Linux MPIPR 二进制现支持基于 UCX 的多节点并行(集群需装 UCX),已覆盖闭/开壳 DFHF、DFKS 与 PNOLCCSD(T);需高速网络(如 InfiniBand)保证效率。推荐优先使用 MPIPR 版本,无需 GA 预分配(G)。
开壳耦合簇
正式推出 unrestricted UCCSD(T) 及相关方法,基于 UHF 轨道,详见“开壳耦合簇理论”章节。
几何优化升级
默认启用新型自然内坐标优化器(PQS),收敛更快;新增专属选项面板。
旋转不变 DFT 网格
默认采用原子环境依赖旋转网格,保证 KS 能量旋转不变性。
PNO 核相关改进
自动分内外核轨道算法优化;新增选项 `LOC_OUTCORE=MIX`,更稳健处理核价分离。
核电子轨道(NEO)方法
实现多组分限制 NEOHF,可在电子 SCF 同时量子化对待选定质子,适用于质子隧穿等研究。
DFT 基组外推校正
引入 Giner & Toulouse 模型(JPC Lett 2019),用 DFT 估计基组不完备误差,自动修正总能量。
σ泛函与 RIRPA
RIRPA 模块新增 Görling 组 σ泛函,计算速度与 RPA 相当,精度普遍优于传统 RPA,适用于多种化学性质。
CISPT2 多参考微扰
新理论层:MRCIS 先行松弛参考系数,再微扰加双激发修正;价激发能精度优于 CASPT2/NEVPT2。
NEVPT2 修 bug & 默认收紧
修复若干潜在问题,DFNEVPT2 默认积分筛阈值更紧,结果更稳定。
图形界面 gmolpro 2.2.0
与 2023.2.0 捆绑发布,采用 GTK 2.24,改善 macOS 菜单同步;
某些 Linux 发行版(如 openSUSE15.5)需预先 `export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1` 或 `export MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE=i965` 避免 Mesa 库崩溃。
优化/频率图标灰色不可用?切换加载对应轨道集即可激活窗口。
Molpro 2022.3新功能:
并行策略
命令行 `-mppx` 被移除;数值梯度/ Hessian / VCI 曲面扫描默认自动按几何分进程独立计算,可用 `MPPX=0` 关闭。
KS 轨道做耦合簇
新增 `H0=MP|KS` 与 `KSFOCK` 选项,可先跑 KS 再调用 CCSD 或 CCSD(T)。
`H0=MP` 用 KS 轨道重算并块对角 Fock 矩阵;`H0=KS` 则直接把 KS Fock 矩阵当零阶哈密顿量,用于双杂化 DFT 或 RPA;单激发可在 MP2 步包含或剔除 (`NOSINGLES`)。
PNO 系列增强
PNO-LMP2/LCCSD-F12 打印的 LMP2 能量已含 CABS 单修正;域校正能量存于 `EMP2C` (别名 `EMP2_DC`),F12 能量存于 `EMP2F12` (别名 `EMP2_F12`)。
PNO-LCCSD(T)-F12 的 `(T)` 步可从 dump 文件重启。
新增 `domopt=vtight` 超紧域设置;可定制分子间特殊域;`SAVE_LMO=record` 可把局域轨道写入指定记录及 xml,供 gmolpro 可视化。
MRCI 重启
修复引用已存参考向量时的重启错误。
NEVPT2
最大活性轨道数从 14 扩至 32。
RS2 梯度
修复大参考空间下的并行缺陷,并提升部分环节性能与并行效率。
转动-振动光谱
VCI 程序新增 `ROVIB` 指令,自动基于 RVCI 理论计算高分辨转动-振转光谱,可含高阶 Coriolis 耦合;结果输出至外部文件,可用 DAT2GR 模拟谱图。
大幅扩展 VIBSTATE 程序,统一控制 VSCF/VCI 各阶段所需态列表,现已支持非阿贝尔点群。
DFT-NMR 屏蔽张量
新程序 `dftshield` 支持 LDA、GGA、杂交 GGA 用密度拟合计算闭壳层 NMR 屏蔽张量,目前无对称性。
默认基组文档
扩充默认基组说明章节,列出各元素缺省选择。
Cartesian 基组输入
可在 `SET` 指令用 `CARTESIAN` 或 `ATTRIBUTES=CARTESIAN` 显式指定;但拟合速度明显慢于球谐,且 F12 暂不支持 Cartesian。
Python 项目管理
发布 `pymolpro` 包(conda-forge 安装),支持以编程方式创建、运行、分析 Molpro 项目,与 gmolpro 共用项目包格式;文档与源码见 [molpro.github.io/pymolpro](https://molpro.github.io/pymolpro) 与 GitHub。
Molpro 2022.2新功能:
Cartesian 基组支持完善
修复起始猜测、AVAS 等若干 Bug,密度拟合适用至 h 函数。
DFT 网格默认 orient=1,KS 能量旋转不变,仅微哈特利级别变动;旧行为可手动设 orient=0 恢复。
PNO-LCCSD 新增 F12 投影选项,支持为价、核-价、核-核对分别指定不同宝石指数 β(GEM_BETA)。
RS2C 期望值计算内存占用与速度显著优化;新增 NOPROP 关键词一键跳过期望值计算。
gmolpro 图形界面扩充
新增网格精度、坐标与优化方法选项面板。
2.1.0 版捆绑 2022.2.3,令牌可放 $HOME/.molpro/token 或系统公共路径;新增振动幅度滑条、独立小窗显示 XYZ 构型;自动识别并填入力场参数;修复含虚原子 z 矩阵显示等 Bug。
2.0.0 版对应 2022.2.2,安装与令牌机制同上。
Molpro 2022.1新功能:
紧急补丁 2022.1.2
修复 Cartesian 基组下 KS 与 TDDFT 计算 Bug。
PAPT 微扰理论
引入“微扰适应零阶哈密顿”,仅支持闭壳层,参考 JCP 156, 011101 (2022)。
CORE 指令升级
Al–Ar 第二周期元素默认不再相关 2s2p;新增全局 CORE 命令;旧行为可用 CORE,MIXED_OLD 恢复。
SCF 收敛利器 SO-SCI
闭/开壳 RHF 均支持二次或混合二次/一阶 SO-SCI 优化({RHF,SO|SO-SCI;…})。
CAHF 同样集成 SO-SCI({CAHF,SO|SO-SCI;…})。
新变体 {RHF,SO-SCI-ACTIVE} 对所有 AVAS 轨道二次优化;迭代更少、陷局域极小概率更低。
MCSCF/CASSCF 重写 CI 向量导出
统一使用 SAVE,CIREC=record 或 NATORB,orbrecord,CIREC=record,全部以 CSF 基保存,可跨自旋态平均;旧版 wfu 需重算。
{CASCI;…} 简写可用,输入轨道保持不变(dont,orbital 行为内置)。
支持态平均能量梯度,行列式计算抗自旋污染能力增强。
MRCI、CASPT2 共享 CI 向量
MRCI/CASPT2 现可直接引用 MULTI 保存的 CI 向量(CIREC=record)。
HLSMAT 高效自旋轨道耦合
ECP 算符下,用 MCSCF/MRCI(无外部激发)波函数计算并对角化自旋轨道哈密顿矩阵,算法大幅提速。
PNO-LCCSD 精细调整
IBO 收敛阈值 1e-8 → 1e-9,PAO 冗余阈值 1e-6 → 1e-7。
核轨道局域改用 AO 基 IBO,减少轨道类型混合,F12(核相关) 能量更稳定;默认 loc_method_core=IBO(AO),旧行为可手动复原。
图形界面 gmolpro 1.4.0
支持同一 XML 文件含多步优化、频率或多分子结果;轨道窗口一键加载并显示对应结构/振动模式;向导模式可点选更多性质。
Molpro 2021.2新功能:
并行层
新增 MPI-file 模式,绕过 GlobalArrays 预分配难题;单机默认 --ga-impl disk,无需预占内存。
若坚持全局数组模式(--ga-impl ga),Linux 额外提供 GA-mpi-pr 版二进制,可自动规避分配失败,但会占用 1 个辅助进程(例:-n 20 实际 19 进程计算)。
RS2C/CASPT2
rs2c 程序现已支持多态 CASPT2,可直接计算多个电子态的二阶能量。
NEVPT2
正式支持密度拟合加速,命令简化为 DF-NEVPT2。
AVAS
新增选项,让目标活性空间的定义更灵活、更宽松。
Molpro 2021.1新功能:
Hartree-Fock / DFT
默认启用全新 HF/KS 模块,收敛更稳健;难收敛时可用 hf,old 切回旧版。
新增混合二阶/Super-CI 策略(hf,so-sci),开壳层 ROHF 难例也能稳定收敛。
MCSCF/CASSCF
广义动态权重:可只对指定态施加权重。
CAHF 多参考态平均优化支持所有不可约表示与自旋多重态,收敛优于等价 HF。
支持将 multi 轨道导出为 RHF 格式;可限制计算单电子性质的态。
优化过程可导出“原始”轨道,输入轨道保持不动(dont,orbital)。
解析梯度
RASPT2(rs2 程序)现已提供解析能量梯度。
TD-DFT
可计算旋光 CD 谱的旋转强度(仅限自旋限制 TDDFT)。
支持闭壳与开壳 TDHF/TDDFT(LDA/GGA 泛函)的一阶非绝热耦合矩阵元(NACME)。
其他
全程序常数更新至 CODATA 2018 最新值。
稀疏轨道打印格式升级:每个系数均给出中心序号、基函数类型及该类型在该原子的序号(MU)。
Molpro 2020.2新功能:
解析能量梯度
对称性下提供 DF-MCSCF(单态)、DF-HF/UHF、DF-KS/UKS 的解析梯度。
闭壳层单重激发态 TD-DFT 解析梯度,支持常规与密度拟合两种模式。
PNO-LCCSD(T)-F12 升级
默认不再将核轨道排除在 CCSD-F12 投影之外,过渡金属计算更稳健(可用 MODOMC=1 恢复旧逻辑)。
核-价轨道分离局域化,默认独立处理核轨道,提高含核相关计算的精度与收敛性(可用 LOC_OUTCORE=ON 恢复旧逻辑)。
F12 能量变量统一:ENERGY 直接保存最终总能量;PNO-LCCSD-F12 即 F12b;F12a/b 能量分别存于 ENERGYA/ENERGYB;ENERGC 同理。
F12 标度三重项的缩放因子不再计入“远距对”贡献,结果更合理。
Linux 二进制最低系统要求提升至 glibc 2.17 及以上。
Molpro 2020.1新功能:
图形与平台
正式提供 Windows 可执行文件
gMolpro 图形界面基于 PQSMol,可在 Linux、macOS 本地或远程提交任务,并支持结构预优化与结果查看
多参考方法
MULTI 程序重写,引入改进的二阶与一阶算法,兼顾收敛稳定性与并行效率,适用于大分子 CASSCF PNO-CASPT2 扩展到多态(MS-CASPT2),可一次获得多个电子态的能量与性质
含时密度泛函
全新 TDDFT 内核支持分子对称、开壳层自旋非限制波函数、并行密度拟合及标准 LDA、GGA、杂化 GGA、范围分离杂化 GGA
可计算任意单电子算符的线性响应性质,并同时给出各向同性与各向异性 C6、C8、C10 色散系数
密度泛函扩展
内置 LibXC 接口,可直接调用其中 LDA 至 meta-GGA、范围分离杂化等各类泛函
新增非局域 van der Waals 泛函 VV10,用于自旋限制计算以改善长程相关描述
局域显相关耦合簇
PNO-LCCSD(T)-F12 扩展到高自旋开壳层分子,保持显关联精度同时实现线性标度开销
势能面与光谱
XSURF 程序支持任意对称性,可快速生成多维势能面供后续非谐振动计算
POLY 与 PESTRANS 代码加速,缩短拟合与变换时间
新增 EVSPEC 程序,可计算包含 Duschinsky 效应的非谐电子振动吸收谱,支持 CIKS 与 RWF 两种算法
Molpro 2018.1新功能:
图形与接口
推出全新图形界面 gMolpro,可完成可视化建模、作业提交和远程监控
耦合簇与局域化
引入准变分 QVCCD,改进单参考体系描述
常规与局域耦合簇均支持解析梯度,几何优化更快更稳
默认提供 PNO-LCCSD(T)-F12,兼顾显关联精度与线性标度开销
波函数嵌入 WF-in-DFT 现可计算解析梯度,方便分层 QM/QM 优化
多参考与强关联
并行 MCSCF 重写,大活性空间 CASSCF 速度显著提升
新增 PNO-CASPT2,用于大分子激发态或反应路径
对接外部 MRCC,实现任意阶多参考耦合簇
支持自动活性空间选择 AVAS,减少手工试探
密度泛函
LDF-HF / LDF-KS 用局域密度拟合降低内存,并加速 SCF 收敛
内置 Grimme D4 色散校正,弱相互作用更可靠
扩充非局域关联核与 RPA 型泛函,支持 Kohn-Sham RPA 能量
强化 DFT-SAPT 能量分解,可灵活分析分子间作用
性质与相对论
局域 MP2 可快速计算 NMR 屏蔽张量
提供任意阶 DKH 哈密顿量,标量相对论效应可逐阶提升
实现精确二分量 X2C,兼容有限核模型,重元素计算更准
新自旋-轨道积分代码支持一般收缩基组,便于精细结构或 EPR 预测
基组与并行
调整 Al–Ar 默认核-价划分,新增碱金属、碱土、镧系、锕系 DK3 与 X2C 全电子及赝势基组
DF-HF、DF-KS、DF-LCCSD(T) 支持部分三激发并行,并自动并行数值梯度与 Hessian
输出与第三方接口
结果可导出 XHTML、LaTeX、Maple、Mathematica、Matlab、CSV 等多种格式,轨道与基组信息可写 XML,方便数据库归档和后处理
Molpro2015.1新功能:
Molpro2012.1
新的方法包括:
FCIQMC: 随机Full CI
在功能上的增加:
在效率与精度上的改进:
基本功能列表
性质计算 & 波函数分析
图形显示计算结果
最新版Molpro 提供可视化工具MolproView,可用来直观地显示计算结果。MolproView的使用非常简单,它能够自动识别Molpro 的标准输出文件,根据其中的XML标记将计算结果转化为便于阅读的常规网页格式,并可利用jmol插件显示分子三维模型。

目前MolproView可用于显示以下项目:
1、单点能计算和频率分析的结果;
2、几何优化过程中的分子构型和能量变化;
3、势能面扫描结果;
4、三维结构信息,如分子轨道的形状等;