国际流行计算软件介绍

国际流行 量化材料软件介绍
二零零八年十月

“进入21世纪以来，计算方法与分子模拟、虚拟实 验，已经继实验方法、理论方法之后，成为第三个 重要的科学方法，对未来科学与技术的发展，将起 着越来越重要的作用。” ——徐光宪 院 士 北京宏剑公司荣誉顾问

量化材料计算
新材料的发现 通过理论计算 来“设计”材料 量化理论

Importance of Modeling
Computational R&D is growing in relative importance Modeling R&D grows much faster than experimental research
2002: 20 % modeling 80 % experiment 1995: 10 % modeling 90 % experiment
2030: 50 % modeling 50 % experiment
1995
2002
2030

宏剑公司代理了全球400多种软件
CANADA Hongcam
BeiJing Hongcam

量化材料软件
量化
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物理、材料
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Gaussian ADF TURBOMOLE MOLPRO MOLCAS JAGUAR PQS ChemOffice
……
VASP/MedeA ATK/VNL Wien2K Materials Explore Crystal Phonon AMPAC/CODESSA

Gaussian
半经验计算和从头计算使用最广泛的量子 化学程序。
Parallel calculations are supported on Windows systems
单机
Windows,Unix,Linux操作系统
操作平台
机群 当前最新版本为E.01

Gaussian 03 功能
9 分子的能量和结构 9 过渡态的能量和结构 9 振动频率 9 红外和拉曼光谱 （包括预共振拉曼） 9 热化学性质 9 成键和化学反应能量 9化学反应路径 9分子轨道 9原子电荷 9电多极矩 9NMR 屏蔽和磁化系数 9自旋－自旋耦合常数 9振动圆二色性强度

Gaussian 03 功能
9 电子圆二色性强度 9 g张量和超精细光谱的其它张量 9 旋光性 9 振动－转动耦合 9 非谐性的振动分析和振动－转动耦合 9 电子亲和能和电离势 9 极化率和超极化率(静态的和含频的) 9 各向异性超精细耦合常数 9 静电势和电子密度

Gaussian 03
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Gaussian 03 是由许多程序相连通的体系，用于 执行各种半经验和从头分子轨道（MO）计算。 计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态 和激发态。 Gaussian 03还可以对周期边界体系进行计算。 Gaussian是研究诸如取代效应,反应机理,势能面 和激发态能量的有力工具。

Gaussian 03
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所有的标准输入采用自由格式和助记代号 自动提供输入数据的合理默认选项 输出结果中含有解释性的说明 选项指令，可更改默认的选项 提供用户个人程序连接Gaussian 03的接口

Gaussian 03的图形界面

Gaussian 软件并行方式
Gaussian 03软件主要采用两种并行方式：
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对于IBM小型机、SGI的Origin系列、Altix系列 的高性能机，主要采用基于OpenMP的并行方式。 OpenMP——基于共享内存方式或者基于NUMA 体系结构的高性能计算机上采用多线程的方式实 现高速并行。

Gaussian 软件并行方式
对于目前最流行的集群系统，引入了Linda并行库 来实现多机的并行作业。 TCP-Linda是专门为Gaussian03设计，实现G03 分布式并行的必需程序。运行时可选择Linda并行 方式还是共享内存方式。 ? 纯64位的硬件+64位的操作系统+64位的 Gaussian软件=最高的运行速度。
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Gaussian 应用—反应控制
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Gaussian 应用—表面电子弛豫

ADF
化学家通用的密度泛函程序 ADF基于密度泛函理论（DFT），广泛 的应用于医药、化学、材料学等研究及应用 领域。特别应用于同类和异类催化，无机化 学，重元素化学，生物化学及多种光谱学。
目前的最新版本为ADF 2008

ADF的优点
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特有的面向片段处理方法 计算速度快，对资源要求相对较低 功能强大 高斯并行需要Linda，ADF不需要 特别适合对含过渡金属，重金属体系，较大的有 机分子体系计算 计算过程使用slater型基函数，而不是大部分软 件使用的高斯型 输入变量可以使用表达式，方便

ADF主要功能
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单点计算，几何优化 过渡态（Climbing NEB） 频率和热动力学特性 跟踪反应路径，理论预测化学催化过程 计算任意电子组态 激发能和（超）极化率 使用含时密度泛函(TDDFT)理论 NMR化学位移，范德瓦尔斯系数 QM/MM (量子/分子力学)混合近似处理大体系环境 Slater型基组

ADF主要模块
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ADF binaries ADF-BAND: 专门用于计算周期性体系，聚合物等。 ADF-GUI: 在图形界面下创建ADF计算任务和图 形显示结果。 BAND-GUI: 在图形界面下创建计算任务和图形 显示结果，并包括晶体和表面建模。 ADF-jobs： 远程提交和管理ADF和BAND作业。 源代码