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• Q-Chem是由遍及全球的多个研究机构共同开发的从头计算量子化学软件包，涉及的研究机构有35家，分布在美国、英国、德国、澳大利亚、中国和中国台湾地区等国家和地区。开始是由诺贝尔化学获得者John.A.Pople主导开发的。从1999年第一版本Q-Chem1.2发布至今，Q-Chem软件已经开发了15年，成为一个功能十分强大的量子化学计算程序。目前新的版本是Q-Chem5.2。
• Q-Chem软件是一款功能齐全的高精度量子化学计算专业工具，全面支持HF/DFT以及各种post-HF计算方法，在理论化学、材料化学、生物化学等相关领域的研究和生产中发挥了极大作用。可以研究分子能量和结构、化学反应、分子振动、红外以及拉曼光谱、NMR谱等，还可以实现对生物大分子的QM/MM计算。
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• Q-Chem的特点：
• 无需购买额外的可视化软件。IQmol是Q-Chem的配套可视化软件，可以免费领取。Q-Chem也支持第三方可视化软件，如Avogadro、WebMO、Jmol等。
• 无需购买额外的并行许可即可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。
• 支持多种方法分析势能面。如冻结带方法、从头算分子动力学、路径积分蒙特卡洛方法及偏Hessian分析。
• 可进行能量组成分析。如可以把能量分解成库伦项、交换项、极化项及电荷转移项。
• 可研究电子转移耦合及激发能。支持的方法有限制性DFT、直接耦合及分子片段电荷。
• 拥有独特的基态泛函。如色散校正泛函XDM、DF-04、XYGJ-OS、WB97X-2等。
• 快速和更加精确的MP2方法。如SOS-MP2、双基组MP2及局域MP2方法。
• 支持激发态研究（包括开壳层分子）。如SOS-CIS(D)、TDDFT、ADC等。
• Q-Chem 提供优秀的个人技术支持服务，并会依据客户的要求开发所需的功能。
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• Q-Chem 5.2的新功能：
• 默认设置的更改
• 默认情况下使用OpenMP共享内存并行，为基于MPI的分布时内存并行性添加-mpi参数。
• 默认情况下使用纯基函数，BASIS=GEN。
• 溶剂模型中Lebedev网格中的默认网格点数从302变为194点（非氢）和110点（氢）原子。
• 对SMx型号使用SWIG费用。
• XPol，SAPT和XSAPI以及MBE作业的输入格式已更改。
• 使用EDA2作为ALMO-EDA的默认驱动程序。
• 在RAS-CI计算中，默认不再应用冻结核心近似。
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• 新功能和方法
• 一般改进：
• 提高基组的可用性：支持大多数SCF，RI-MP2，CC/EOM-CC/ADC计算的高角动量基函数（高达k函数）。
• 用于RI-SCF计算的简化输入格式。
• 为SCF和SCF后计算添加了密度拟合（RI）基组的def2-族（由Florian Weigend博士提供）。
• 用于SCF原子密度叠加的即时生成（Kevin Fenk，John Herbert）。
• 重新引入传统的ECP而不适合。
• 使用DFT计算部分赫斯的性能改进。
• 容易指定片段基础，从外部文件读取基础集。
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• DFT功能的改进：
• 支持使用meta-GGA密度函数进行分析频率计算。
• 支持使用分辨率（密度拟合）库仑计算分析频率。
• 使用DFT改进部分粗体计算的性能。
• 新密度函数：revM06，revM11（Pierpaolo Morgante和Roberto Peverati）。
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• 隐式溶剂化模型的改进：
• 修改了PCM曲面细分网格以提高性能（John Herbert）
• 在SMD中将默认曲面细分方法更改为SWIG，以确保平滑的势能面（Yuezhi Mao）
• 使用SMx溶剂化模型改进了一般SCF程序的性能（Yuezhi Mao）
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• MP2代码的改进：
• 规范kappa-OOMP2方法（Joonho Lee和Martin Head-Gordon）
• 解决了RO-RIMP2中非布里渊单—贡献计算错误的问题
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• 耦合集群代码的改进：
• 混合精度CC和EOM-CC功能套件，可达2倍速（Pavel Pokhilho，Anna Krylov，Ilya Kaliman）
• 阻尼相应，使用EOM-CC（Kaushilk Nanada和Anna Krylov）进行双电子吸收的动态极化率
• 改进了EOM-CC状态下自旋轨道耦合常数的评估（Pavel Pokjilko和Anna Krylov）
• 在ADC和CC方法中更好的处理线性点组
• 改进了基于磁盘的ADC/CC算法的性能
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• 能量分解分析方法的改进：
• 切换到EDA2作为ALMO-EDA计算的默认驱动程序
• 增加电子密度差（EDD）图和ETS-NOCV分析（Yuezhi Mao）
• 在ALMO-EDA（Yuezhi Mao）中增加了对PCM和SMD溶剂化模型的支持。
• 解决了导致MP2-EDA计算不稳定的几个问题（Yuezhi Mao）
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• 新方法和能力：
• 极化嵌入模型（Maximilian Scheurer）
• 增量FCI方法（Paul Zimmerman）
• 核心价激发的跃迁潜在DFT
• 拉曼强度的分析评价
• NEO-RHF方法的试点实施（Fabijan Pavosevic和Sharon Hammes-Schiffer）
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• BrianQC GPU模块的新功能：
• GPU加速了单电子积分
• GPU加速DFT交换相关，支持LDA，GGA和meta-GGA功能
• 使用NVIDIA的图灵架构支持新的GPU
• 优化的内存消耗
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• 其他修复和改进：
• 解决了在RI-CD-CC计算中评估和打印Dyson轨道的问题
• 解决了绘制EOM附件/分离密度的问题
• 解决了在开放式shell EOM-EE计算中读取用户输入的问题
• 解决了在SF-TD-DFT计算利用共享内存并行性的问题
• 解决了阻止双基DFT计算利用共享内存并行性的问题
• 解决了使用RO-SCF进行几何优化的问题，该问题导致SCF在后续几何优化步骤中不收敛（Yuezhi-Mao）
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• Q-Chem 应用领域：
• 势能面扫描
• Q-Chem 能够高度精确的给出分子在不同构型下的能量，帮助我们找到分子局部的能量极小值以获得稳定的分子结构。还可以根据分子的构象进行势能面扫描。
• 下图给出了采用Q-Chem计算的di-Peptoid在不同构象下的能量变化。研究者可以通过拟合分子能量和构象的关系构建势能面或分子力场。
  
• 分子间相互作用
• Q-Chem采用Hartree-Fork，基于各种泛函的DFT方法和高精度的电子相关方法，多体微扰的MPn与Coupled-cluster理论来计算分子间的相互作用，并可以非常便捷的进行BSSE矫正。此外，Q-Chem还可以基于ALMO方法将分子之间的相互作用能进行分解。
  
• Unravelling the Origin of Intermolecular Interactions Using Absolutely Localized Molecular Orbitals.J.Phys. Chem. A. (2007), 111, 8753
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• 过渡态搜索和反应路径分析
• Q-Chem 是业界公认的研究化学反应的有力工具。Q-Chem支持多种过渡态搜索的方法，并可进一步对反应路径进行分析和优化。得益于Q-Chem软件的高效率，研究者可以快速方便的研究各种化学反应相关问题。
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• Oxidative Dehydrogenation of Propane over a VO2-Exchanged MCM-22 Zeolite: A DFT Study. ChemPhysChem (2010) , 11, 3432
  
• 激发态和光谱计算
• 除了研究基态的化学性质外， Q-Chem还支持激发态结构的能量计算和优化，新版本的Q-Chem还加入了M11等新的泛函并支持EOM-CCSD方法。Q-Chem可以计算各种光谱性质，包括：IR、Raman、紫外-可见、VCD、ECD等。下面的图片就是采用Q-Chem计算的DNA氘化碱基对的红外谱。
  
• Infrared Characterization of the Guanine Radical Cation: Finger Printing DNA Damage. J. Phys. Chem . B. (2010),114,3660.
  
• 线性标度的量化计算
• Q-Chem支持多种线性标度的量子化学反应，包括：傅立叶变换库伦方法，线性标度HF交换方法，基于格点的线性标度积分等。在下图所示的工作中，研究者采用Q-Chem软件中线性标度的GIAO-HF方法完成了含有1000多个原子体系的NMR化学计算。
  
• Ab Initio NMR Spectra for Molecular Systems with a Thousand and More Atoms: A Linear-Scaling Method. Angew. Int. (2004), 43, 4485.
• QM/MM计算
• Q-Chem支持ONIOM计算并自带了与分子动力学模拟软件CHARMM的程序接口。可以非常方便的进行QM/MM计算。
• 下图所示的研究工作采用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机理。
• Calcium inhibition of Ribonuclease H1 Two-Metal Ion Catalysis. J. Am. Chem. Soc. ASAP.