产品介绍
Q-Chem
从头计算量子化學(xué)软件
产品详情
Q-Chem是由遍及全球的多(duō)个研究机构共同开发的从头计算量子化學(xué)软件包,涉及的科(kē)研机构有(yǒu)35家,分(fēn)布在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、澳大利亚、中國(guó)和中國(guó)台湾地區(qū)等國(guó)家和地區(qū)。最早是由诺贝尔化學(xué)奖获得者John. A. Pople主导开发的。从1999年第一个版本Q-Chem1.2发布至今,Q-Chem软件已经开发了15年,成為(wèi)一个功能(néng)十分(fēn)强大的量子化學(xué)计算程序。目前最新(xīn)的版本是Q-Chem5.1。
Q-Chem软件是一款功能(néng)齐全的高精度量子化學(xué)计算专业工具,全面支持HF/DFT以及各种post–HF计算方法,在理(lǐ)论化學(xué)、材料科(kē)學(xué)、生物(wù)化學(xué)等相关领域的研究和生产中发挥了极大作用(yòng)。可(kě)以研究分(fēn)子能(néng)量和结构、化學(xué)反应、分(fēn)子振动、红外以及拉曼光谱、NMR谱等,还可(kě)实现对生物(wù)大分(fēn)子的QM/MM 计算。
Q-Chem 特点
1. 无需購(gòu)买额外的可(kě)视化软件。IQmol是Q-Chem的配套可(kě)视化软件,可(kě)以免费获取。Q-Chem也支持第三方可(kě)视化软件,如Avogadro, WebMO, Jmol等;
2. 无需購(gòu)买额外的并行许可(kě)即可(kě)进行跨节点并行计算。程序的代码经过专门的优化,保证更快的计算速度;
3. 支持多(duō)种方法分(fēn)析势能(néng)面。如冻结带方法、从头算分(fēn)子动力學(xué)、路径积分(fēn)蒙特卡洛方法及偏Hessian分(fēn)析;
4. 可(kě)进行能(néng)量组成分(fēn)析。如可(kě)以把能(néng)量分(fēn)解成库伦项、交换项、极化项及電(diàn)荷转移项;
5. 可(kě)研究電(diàn)子转移耦合及激发能(néng)。支持的方法有(yǒu)限制性DFT、直接耦合及分(fēn)子片段電(diàn)荷;
6. 拥有(yǒu)独特的基态泛函。如色散校正泛函XDM、DF-04、XYGJ-OS、WB97X-2等;
7. 快速和更加精确的MP2方法。如SOS-MP2、双基组MP2及局域MP2方法;
8. 支持激发态研究(包括开壳层分(fēn)子)。如SOS-CIS(D)、TDDFT、ADC等;
9. Q-Chem 提供优秀的个人技术支持服務(wù),并会依据客户的要求开发所需的功能(néng)。
Q-Chem 应用(yòng)领域
势能(néng)面扫描
Q-Chem能(néng)够高度精确的给出分(fēn)子在不同构型下的能(néng)量,帮助我们找到分(fēn)子局部的能(néng)量极小(xiǎo)值以获得稳定的分(fēn)子结构。还可(kě)以根据分(fēn)子的构象进行势能(néng)面扫描。
下图给出了采用(yòng)Q-Chem计算的di-Peptoid 在不同构象下的能(néng)量变化。研究者可(kě)以通过拟合分(fēn)子能(néng)量和构象的关系构建势能(néng)面或分(fēn)子力场。
分(fēn)子间相互作用(yòng)
Q-Chem采用(yòng)Hartree-Fork,基于各种泛函的DFT方法和高精度的電(diàn)子相关方法,多(duō)體(tǐ)微扰的MPn与Coupled-cluster理(lǐ)论来计算分(fēn)子间的相互作用(yòng),并可(kě)以非常便捷的进行BSSE矫正。此外,Q-Chem还可(kě)以基于ALMO方法将分(fēn)子之间的相互作用(yòng)能(néng)进行分(fēn)解。
过渡态搜索和反应路径分(fēn)析
Q-Chem是业界公认的研究化學(xué)反应的有(yǒu)力工具。Q-Chem支持多(duō)种过渡态搜索的方法,并可(kě)进一步对反应路径进行分(fēn)析和优化。得益于Q-Chem软件的高效率,研究者可(kě)以快速方便的研究各种化學(xué)反应相关问题。
激发态和光谱计算
除了研究基态的化學(xué)性质外,Q-Chem还支持激发态结构的能(néng)量计算和优化,新(xīn)版本的Q-Chem还加入了M11等最新(xīn)的泛函并支持EOM-CCSD方法。
Q-Chem可(kě)以计算各种光谱性质,包括:IR, Raman, 紫外-可(kě)见,VCD,ECD等。右边的图片就是采用(yòng)Q-Chem计算的DNA氘化碱基对的红外谱。
線(xiàn)性标度的量化计算
Q-Chem支持多(duō)种線(xiàn)性标度的量子化學(xué)计算方法,包括:傅立叶变换库仑方法,線(xiàn)性标度HF交换方法,基于格点的線(xiàn)性标度积分(fēn)等。
在下图所示的工作中,研究者采用(yòng)Q-Chem软件中線(xiàn)性标度的GIAO-HF方法完成了含有(yǒu)1000多(duō)个原子體(tǐ)系的NMR化學(xué)位移计算。
QM/MM 计算
Q-Chem支持ONIOM计算并自带了与分(fēn)子动力學(xué)模拟软件CHARMM的程序接口。可(kě)以非常方便的进行QM/MM计算。
下图所示的研究工作采用(yòng)Q-Chem和CHARMM软件考察了钙和镁离子在蛋白磷酸化酶中的作用(yòng)机理(lǐ)。
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