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Q-Chem は、分子の構造、反応性、振動、電子および NMR スペクトルを正確に予測するための非経験的 (ab initio) 量子化学計算の統合パッケージです。ラップトップまたはデスクトップ、クラスター、またはスーパーコンピューターセンター上の Linux、macOS または Windows で実行することができます。
LDA、GGA、メタ GGA、GGA とメタ GGA のハイブリッド、Range-Separated ハイブリッド、ダブルハイブリッド汎関数をサポートしています。基底状態および時間依存 DFT による励起状態について、一点エネルギー、構造最適化、振動計算、その他多くの特性を評価することができます。
Møller-Plesset 摂動論や結合クラスター法 (Coupled-Cluster Methods) など、電子相関効果を扱うための最新ツールが用意されています。強い相関のある系に対しては CASSCF、結合クラスター価電子結合 (CCVB)、Selected CI、RAS-CI、Spin-Flip、V2-RDM 法などの特殊な手法が使用できます。
CIS、TD-DFT、NOCI、EOM-CC、ADC といったさまざまな電子励起状態の研究手法が使用できます。これらの手法はさまざまな電子状態をカバーしており、分光学的特徴、電荷とエネルギーの移動、および非断熱ダイナミクスのシミュレーションを可能にします。さらに、波動関数解析モジュールを使用することで、励起状態に関するより深い洞察を得ることができます。
SM8、COSMO、C-PCM などの陰溶媒モデルから、陽溶媒効果を取り扱う有効フラグメントポテンシャル法 (EFP) まで、さまざまな溶媒和系のモデリングソリューションを提供します。さらに、QM/MM や密度埋め込みなどのさまざまな埋め込み手法や、CHARMM および GROMACS へのインターフェースが用意されています。
さまざまな種類のスペクトルをモデリングするためのツールを利用できます。IR およびラマン分光法、UV-vis 分光法、X 線分光法、光電子分光法、NMR 分光法、非線形分光法 (2 光子吸収法など) を使用することができます。 分光学的特徴は、TDDFT から EOM-CC や ADC 法まで、多くの異なるレベルの理論を用いて研究することができます。
ALMO に基づく EDA により、全相互作用エネルギーを物理的に意味のある項に分解し、分子間および結合間相互作用の本質を明らかにすることができます。また、対称性適応摂動論 (SAPT) およびその拡張多体系版 (XSAPT) による分子間相互作用の計算と解析も可能です。
幾何学的最適化、ポテンシャルエネルギー曲面スキャン、遷移状態探索、固有反応座標追跡などの手法を提供し、化学反応性、熱化学、化学反応速度論の研究に理想的なツールです。
NVE および NVT サーマルサンプリングを含む第一原理分子動力学 (AIMD: ab initio molecular dynamics) と、準古典的分子動力学 (QMD: quasi-classical molecular dynamics) を実行することができます。これらのアプローチにより、振動スペクトルや第一原理経路積分を生成することができます。また、非断熱系を効果的に扱うための Tully の最少スイッチ表面ホッピング (FSSH) アプローチも実装されています。
IQmol は、オープンソースのフリーな分子エディタおよび可視化パッケージです。分子エディタ、表面生成 (軌道、密度)、アニメーション (振動モード、反応経路) など、さまざまな機能を提供します。IQmol を使用してサーバー上で小規模の Q-Chem の計算を無料で実行したり、IQmol と Q-Chem のローカルインストールをインターフェースで接続することができます。