MOLCAS简介

MOLCAS 7.2是MOLCAS [1]量子化学程序包的最新版本，即将于近期发布。MOLCAS可以使用从SCF/DFT到耦合簇(CC)，从RASSCF [2]到包含动态电子相关处理的MR-CI [3]或MS-CASPT2 [4,5]等各种量子化学处理模型研究分子体系。

MOLCAS侧重于多组态的量子化学计算，适用于研究那些无法用单组态合理描述其电子结构的体系，如激发态、化学反应过渡态、重元素(过渡金属、镧系、锕系)体系等。

MOLCAS致力于提供能够涵盖元素周期表中所有元素的计算方法，能在多组态级别进行相对论处理(标量相对论和自旋-轨道耦合)，并提供专门为相对论计算设计的基组[6]。

MOLCAS可用于计算分子结构、键能、化学反应能垒、激发能(包括旋轨耦合)、振动分辨吸收光谱，以及其他分子特性。结合量子化学与分子力学的QM/MM方法可用来计算大分子和分子簇，NEMO方法能够为MC/MD模拟产生分子间力场。

MOLCAS能够运行于目前的大多数操作系统，包括不同类型的集群在内。

MOLCAS：量子化学编程平台

MOLCAS不仅是一个可执行程序，更是为量子化学家提供的软件开发平台。用户能够完全接触到程序的源代码，并可通过一系列高级工具软件从MOLCAS源码中提取数据或向其中加入自己的数据。程序员指南为用户使用这些工具软件提供帮助和指导。此外，用户还可以方便地将自己的代码加入MOLCAS程序中，使其成为MOLCAS的一部分，和其他功能模块一起运行。

波函数，能量和性质

MOLCAS能够使用以下波函数模型计算分子体系的总能量、电子结构和分子性质：

● 限制和非限制的SCF和DFT

● Moller-Plesset二级微扰理论(MP2)

● 多组态SCF(包括CAS和RAS)

● 多组态二级微扰理论(CASPT2)

● 多组态CI(MRCI，对小分子体系能给出高精度的波函数和能量)

● 闭壳层和限制性开壳层的CCSD(T)方法

分子结构，振动频率，热动力学

对HF/DFT和 RASSCF波函数，MOLCAS使用解析梯度法自动优化分子构型；CASPT2方法的结构优化则通过数值梯度计算实现。这些方法既适用于基态，也适用于激发态的平衡结构、过渡态的优化等。

MOLCAS还能够通过解析二阶导数，在RASSCF级别计算振动频率和热动力学性质。

激发态和电子光谱

MOLCAS特别为研究激发态势能曲面而设计：

● 所有的波函数方法均可用于能量计算；

● 态平均RASSCF方法可以优化分子构型；

● 在RASSCF级别通过RASSCF态相互作用方法计算电子跃迁特性，这是MOLCAS所独有的功能[7]；

● MOLCAS还能够使用有效单电子自旋-轨道哈密顿量和原子平均场积分(AMFI)，计算自旋-轨道耦合；

● 在RASSCF级别的激发态势能曲面上自动搜索能垒，圆锥交叉点等。

MOLCAS 7的新功能

MOLCAS 7增加了许多新的特性，主要改进如下：

● 电子排斥积分的Cholesky [8]分解显著提高了SCF/DFT、RASSCF、RASSI和MP2水平的能量计算的效率(该模块的功能仍然在持续开发中)；

● 由Cholesky算法得到的RI方案可用于SCF/DFT、CASSCF、RASSI和CASPT2计算；

● 利用改进的GUI程序gv可以方便地选择RASSCF活性空间；

● 其他模块也作了大量的改进。

Cholesky模型的表现

电子互斥积分的Cholesky分解极大地提高了MOLCAS程序的运行效率。例如，对抗生物素蛋白模型中生物素部位的MP2计算，该体系中有257个原子，采用6-31G*基组后整个体系有多达2091个基函数和462个占据轨道。在应用Cholesky分解之后，该计算在4个单核CPU的平台上仅耗时44个小时(2006年12月)。

抗生物素蛋白模型中的生物素部位

钴-亚胺络合物的RASSCF计算[9]。采用Chloesky分解使计算时间由133分钟降为9分钟，激发能的误差为50μeV

1,2-二环氧乙烷的分解过程和化学发光示意图[10]。

MOLCAS在线

MOLCAS主页：http://www.teokem.lu.se/molcas

● 在线用户手册(持续更新)；算例和教程；程序员指南

● 不同平台的Benchmark

● 故障反馈平台，在线帮助，常见问题，新闻简报，电子布告栏

如何订购MOLCAS

北京宏剑公司作为MOLCAS软件在中国地区的唯一代理商，负责MOLCAS软件在国内的销售以及一线技术支持，并设有专门的部门为您提供相关的技术咨询服务。

购买MOLCAS程序时您可以选择购买1~3年的使用许可。在许可有效期内您可以免费获得所有的升级和新发布的版本。我们提供如下三种类型的许可供您选择：

● 研究组许可：该许可适用于规模不超过6个成员的研究小组，通常是指一位教授和他/她的学生、合作者组成的集体；

● 学术机构许可：适用于整个研究所或大学的计算机中心；

● 商业许可：适用于除上述两种许可之外的情况。

References

[1] G. Karlstrom, R. Lindh, P.-A. Malmqvist, B. O. Roos, U. Ryde, V. Veryazov, P.-O. Widmark, M. Cossi, B. Schimmelpfennig, P. Neogrady, and L. Seijo. Molcas: a program package for computational chemistry. Computational Material Science, 28:222, 2003.

[2] P.-A. Malmqvist, A. Rendell, and B. O. Roos. J. Phys. Chem., 94:5477, 1990.

[3] R. J. Gdanitz and R. Ahlrichs. Chem. Phys. Letters, 143:413, 1988.

[4] K. Andersson, P.-A. Malmqvist, B. O. Roos, A. J. Sadlej, and K. Wolinski. J. Phys. Chem., 94:5483, 1990.

[5] K. Andersson, P.-A. Malmqvist, and B. O. Roos. J. Chem. Phys., 96:1218, 1992.

[6] B. O. Roos, V. Veryazov, and P.-O. Widmark. Theor. Chim. Acta, 111:345, 2004.

[7] P.-A. Malmqvist. Int. J. Quantum Chem., 30:479, 1986.

[8] F. Aquilante, T. B. Pedersen, and R. Lindh. J. Chem. Phys., 126:194106, 2007.

[9] F. Aquilante, P.-A. Malmqvist, T. B. Pedersen, and B. O. Roos. Submitted.

[10] L. De Vico, Y. J. Liu, J. W. Krogh, and R. Lindh. J. Phys. Chem. A, 111:8013, 2007.