跳到主要内容

化学工程和化学

...

📄️ ABINIT

ABINIT的主程序使用赝势和平面波。用密度泛函理论计算总能量、电荷密度、分子和周期性固体的电子结构；根据密度泛函计算的力与压强进行几何优化、分子动力学模；或根据密度泛函微扰理论生成动力学矩阵、波恩有效电荷、介电张量，以及其他的性质，以及许多其他的性质。激发态可以用含时密度泛函理论（对分子）或GW近似（多体微扰理论）计算。此外还提供了大量的工具程序。程序的基组库包括了元素周期表1-109号所有元素。 ABINIT适于固体物理，材料科学，化学和材料工程的研究，包括固体，分子，材料的表面，以及界面，如导体、半导体、绝缘体和金属。

📄️ CP2k

CP2K 是一个量子化学和固态物理软件包，可以对固态、液态、分子、周期、材料、晶体和生物系统进行原子模拟。CP2K 为不同的建模方法提供了一个通用框架，例如使用混合高斯和平面波方法GPW和GAPW的DFT。支持的理论级别包括DFTB、LDA、GGA、MP2、RPA、半经验方法（AM1、PM3、PM6、RM1、MNDO，...）和经典力场。CP2K 可以使用NEB或二聚体方法进行分子动力学、元动力学、蒙特卡罗、埃伦费斯特动力学、振动分析、核心能级光谱、能量最小化和过渡态优化的模拟。

📄️ GAMESS

General Atomic and Molecular Electronic Structure System (GAMESS) 是一款分子层面的从头算量子化学程序。GAMESS可用于计算RHF、ROHF、UHF、GVB乃至MCSCF的SCF波函数。其中针对这些SCF波函数的关联修正包括组态相互作用、二阶微扰、耦合团簇方法和密度泛函理论近似。软件可通过CI、EOM及TD-DFT（含时密度泛函）计算激发态。同时，原子核梯度方法在结构自动优化、过渡态搜索或反应路径追踪功能实现上也是可用的。通过能量hessian计算，软件可以预测振动频率、IR或拉曼强度。借助于离散有效片段势（discrete Effective Fragment potentials）或极化连续体模型等连续体模型，软件能够模拟溶剂效应。软件还能从事多种相对论计算，包括有限阶的二组分标量相对论修正（可考虑多种自旋轨道耦合方式）。值得一提的是，软件的分子轨道方法将计算划分为许多小片段，使得上述这些复杂处理方法可用在非常庞大的体系当中。此外，原子核波函数也是可以计算的，包括利用VSCF，或利用NEO代码对原子核轨道进行精细处理。

📄️ Gaussian

Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。其可执行程序可在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。高斯功能：过渡态能量和结构、键和反应能量、分子轨道原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径，计算可以对体系的基态或激发态执行。可以预测周期体系的能量，结构和分子轨道。因此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。常常与gaussview连用。

📄️ LAMMPS

LAMMPS提供了元素周期表中原子对应的经验势函数，可进行与实际体系对应的分子动力学模拟，例如计算金属铝的晶格常数，或水的密度，得到与实验吻合的结果。另一方面也提供了多种模型势函数，可用于进行粗粒化模拟，例如模拟基于粒子-弹簧模型的高分子链的性质。 LAMMPS作为实用程序包，采取了很多成熟的优化算法。例如在短程相互作用的计算中运用韦尔莱表和元胞列表优化临近粒子的扫描。

📄️ Palabos

Palobos是一个基于LBM（格子Boltzmann方法）开源软件，也是为数不多的基于ＬＢＭ方法的计算流体软件（同类商业软件仅有Powerflow一款，且售价极为昂贵），由来自不同国家的多位学者合作开发完成，主要用于流体模拟。Palobos集成了多个LBM模型。它采用c++编写，可实现MPI并行，并采用了多种优化措施。它能将计算结果输出为VTK形式，并采用诸如paraview等开源的后出了软件进行数据分析处理。

📄️ QMCpack

QMCPACK 是一种开源的高性能电子结构代码，实现了大量量子蒙特卡罗 （QMC） 算法。其主要应用是分子、周期性二维和周期性三维固态的电子结构计算 系统。实空间变分蒙特卡罗 （VMC）、扩散蒙特卡罗 （DMC） 和许多其他高级 QMC 算法是 实现。还实施了一整套轨道空间辅助场QMC（AFQMC）方法。通过直接解决 薛定谔方程，QMC方法比密度泛函理论等方法具有更高的准确性，但需要权衡很多 更高的计算费用。与许多其他相关的多体方法不同，QMC方法很容易适用于两者 分离的分子系统和包括金属和绝缘体在内的块状（周期性）系统。这些中的少数系统错误 方法越来越可测试，允许对预测和收敛有更大的信心，例如化学准确性 在某些情况下会导致结果。