Список программного обеспечения для квантовой химии и физики твердого тела - List of quantum chemistry and solid-state physics software
Компьютерные программы квантовой химии используются в вычислительной химии для реализации методов квантовой химии . Большинство из них включает методы Хартри – Фока (HF) и некоторые методы после Хартри – Фока . Они также могут включать теорию функционала плотности (DFT), молекулярную механику или полуэмпирические методы квантовой химии . Программы включают как программное обеспечение с открытым исходным кодом, так и коммерческое программное обеспечение. Большинство из них большие, часто содержат несколько отдельных программ и разрабатывались в течение многих лет.
Обзор
В следующих таблицах показаны некоторые из основных возможностей известных пакетов:
Числовые детали
| Упаковка | Лицензия † | Язык | MPI | OpenMP | GPU | Библиотеки ввода / вывода | Параллельный ввод / вывод |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ABINIT | Бесплатно, GPL | Фортран | да | да | Да, CUDA | Да, HDF5 , NetCDF | Да, Фортран и HDF5 |
| ACES | Бесплатно, GPL | Фортран , C ++ | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| AMPAC | Академический | Неизвестный | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Набор инструментов Atomistix (ATK) | Коммерческий | C ++ , Python | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Беркли, Великобритания | Бесплатно, GPL | Фортран | да | да | да | Неизвестный | Неизвестный |
| BigDFT | Бесплатно, GPL | Фортран | да | да | да | Неизвестный | Неизвестный |
| BrianQC | Коммерческий | C ++ , CUDA | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| CADPAC | Академический | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| КАЗИНО (QMC) | Академический | Фортран 2003 | да | да | Да, OpenACC | Нет | Нет |
| КАСТЕП | Академический, коммерческий | Фортран 95 , Фортран 2003 | да | да | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| CFOUR (вилочный фургон ACES ) | Академический | Фортран , C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| КОЛУМБУС | Академический | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ЗАВОЕВАНИЕ | Бесплатно, MIT | Фортран 90 | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| CP2K | Бесплатно, GPL | Фортран 95 | да | да | Да, CUDA и OpenCL | Неизвестный | Неизвестный |
| CPMD | Академический | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| КРИСТАЛЛ | Академический (Великобритания), коммерческий (ИТ) | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ДАКАПО | Бесплатно, GPL | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Далтон | Бесплатно, LGPL | Фортран | да | Да, LSDalton | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ДФТК | Бесплатно, MIT | Юлия | да | да | Нет | Да, HDF5 | Нет |
| DIRAC | Академический | Фортран 77 , Фортран 90 , C | да | Нет | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| DMol3 | Коммерческий | Фортран 90 | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| FLEUR | Бесплатно, MIT | Фортран 95 | да | да | Да, OpenACC , CuBLAS | Да, HDF5 , кастом | Да, HDF5 |
| FHI-цели | Академический, коммерческий | Фортран | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| FreeON (ранее MondoSCF ) | Бесплатно, GPL | Фортран 95 | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Firefly (ранее PC GAMESS) | Академический | Фортран , C , Сборка | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| GAMESS (Великобритания) | Академическая Великобритания, Коммерческая | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| GAMESS (США) | Академический | Фортран | да | да | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Гауссовский | Коммерческий | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Да, CUDA | Неизвестный | Неизвестный |
| Ягуар | Коммерческий | Фортран , C | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| БЕЗУМИЕ | Бесплатно, GPL | C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| МОЛКАС | Учебная, коммерческая 14 | Фортран , C , C ++ , Python , Perl | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| MOLPRO | Коммерческий | Фортран | да | да | да | Неизвестный | Неизвестный |
| MOPAC | Академический, коммерческий | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| MPQC | Бесплатно, LGPL | C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| NWChem | Бесплатно, ECL v2 | Фортран 77 , C | Неизвестный | Неизвестный | Да, CUDA | Неизвестный | Неизвестный |
| Осьминог | Бесплатно, GPL | Фортран 95 , C | Неизвестный | Неизвестный | Да, CUDA и OpenCL | Неизвестный | Неизвестный |
| ONETEP | Академический (Великобритания), коммерческий | Фортран 2003 | да | да | Да, CUDA | Да, HDF5 | Неизвестный |
| OpenAtom | Академический | Очарование ++ (C ++) | Неизвестный | Неизвестный | да | Неизвестный | Неизвестный |
| OpenMx | Бесплатно, GPL | C | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ORCA | Академический, коммерческий | C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ПАРСЕК | Бесплатно, GPL | Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| PQS | Коммерческий | Неизвестный | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| PSI | Бесплатно, GPL | C , C ++ , Python | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| PyQuante | Бесплатно, BSD | Python | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| PySCF | Бесплатно, BSD | Python | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Qbox | Бесплатно, GPL | C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Q-Chem | Академический, коммерческий | Фортран , C , C ++ | да | да | Да, BrianQC | Неизвестный | Неизвестный |
| Квантовая ЭСПРЕССО 6 | Бесплатно, GPL | Фортран | да | да | Да, CUDA | Да, HDF5 | Да, HDF5 |
| RMG | Бесплатно, GPL | C , C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Да, CUDA | Неизвестный | Неизвестный |
| САМСОН | Бесплатно | C ++ , Python | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Scigress | Коммерческий | C ++ , C , Java, Фортран | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| SIESTA | Бесплатно, GPL | Фортран 2003 | да | да | да | Да, NetCDF | Да, NetCDF |
| Спартанский | Коммерческий | Фортран , C , C ++ | Неизвестный | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ТУРБОМОЛЬ | Коммерческий | Фортран | да | да | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ВАСП | Академический (AT), Коммерческий | Фортран | да | да | да | Неизвестный | Неизвестный |
| WIEN2k | Коммерческий | Фортран , C | да | да | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Ямбо | Бесплатно, GPL | Фортран | да | да | Да, CUDA | Да, HDF5 , NetCDF | Да, HDF5 |
| Упаковка | Лицензия † | Язык | MPI | OpenMP | GPU | Библиотеки ввода / вывода | Параллельный ввод / вывод |
Характеристики квантовой химии и физики твердого тела
| Упаковка | Основа | Периодический ‡ | Доктор медицины | Полуавтоматический. | HF | TDHF | Пост-ВЧ | Депутат | MRCI | CC | ДПФ | TDDFT | GWA |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ABINIT | PW | 3d | да | Нет | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | Нет | Нет | да | да | да |
| ACES | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до Q | да | Неизвестный | Неизвестный |
| AMPAC | Неизвестный | Неизвестный | Нет | да | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| Набор инструментов Atomistix (ATK) | NAO, EHT, PW | Любой9 | да | да | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| BigDFT | Вейвлет | любой | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| BrianQC | GTO | Нет | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| CADPAC | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до D | да | Неизвестный | Неизвестный |
| КАЗИНО (QMC) | GTO , PW, Spline, Grid, STO | любой | Нет | Нет | Нет | Нет | да | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет |
| КАСТЕП | PW | 3d | да | Нет | Да5 | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| КОЛУМБУС | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | да | Нет | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| ЗАВОЕВАНИЕ | NAO, сплайн | 3d | да | Нет | Да5 | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| CP2K | Гибридный GTO , PW | любой | да | да | да | Неизвестный | да | да | Нет | Нет | да | да | да |
| CPMD | PW | 3d | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| КРИСТАЛЛ | GTO | любой | да | Нет | да | Неизвестный | Да10 | да | Нет | Нет | да | да | Нет |
| ДАКАПО | PW | 3d | да | Нет | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Далтон | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | да | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| ДФТК | PW | любой | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | да | Нет | Нет |
| DIRAC | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | да | да | до (T) | да | да | Нет |
| DMol3 | НАО | любой | Нет | Нет | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| FHI-цели | НАО | любой | да | Нет | да | Неизвестный | да | да | Нет | Нет | да | Неизвестный | да |
| FreeON (ранее MondoSCF) | GTO | любой | да | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Firefly (ранее PC GAMESS) | GTO | Нет | да | да | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Да16 | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| GAMESS (Великобритания) | GTO | Нет | Нет | да | да | Неизвестный | да | да | да | до (T) | да | Нет | Нет |
| GAMESS (США) | GTO | Нет | Да2 | да | да | Неизвестный | да | да | Да16 | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Гауссовский | GTO | любой | да | да | да | Неизвестный | да | да | Нет | до (T) | да | да | Нет |
| Ягуар | GTO | Нет | да | №11 | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| БЕЗУМИЕ | Вейвлет | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| МОЛКАС | GTO | Нет | да | да | да | Неизвестный | да | да | да | до (T) | да | Нет | Нет |
| MOLPRO | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Да17 | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| MOPAC | Минимальный GTO | любой | Нет | да | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | Нет | Неизвестный | Неизвестный |
| MPQC | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до (Q) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| NWChem | GTO , PW | Да (PW), Нет ( GTO ) | да | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до (Q) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Осьминог | Сетка | любой | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| ONETEP | PW | 3d | да | Нет | Да5 | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| OpenAtom | PW | 3d | да | Нет | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| OpenMX | НАО | любой | да | Нет | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| ORCA | GTO | Нет | да | да | да | Неизвестный | да | да | Да19 | до (T) | да | да | Нет |
| ПАРСЕК | Сетка | любой | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| PQS | Неизвестный | Неизвестный | да | да | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| PSI | GTO | Нет | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | да | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| PyQuante | GTO | Нет | Нет | да | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| PySCF | GTO | да | Нет | Нет | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Qbox | PW | 3d | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Q-Chem | GTO | Нет | да | да | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Квантовый ЭСПРЕССО6 | PW | 3d | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Нет | Нет | Нет | да | да | да |
| RESCU | Сетка, НАО, ПВ | Любой | Нет | Нет | да | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | да | Нет | Нет |
| RMG | Сетка | любой | да | Нет | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| Scigress | GTO | да | да | да | Нет | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Неизвестный | Неизвестный |
| SIESTA | НАО | 3д 12 | да | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | да | да | Нет 21 |
| Спартанский | GTO | Нет | да | да | да | Неизвестный | да | Неизвестный | Нет | до (T) | да | Неизвестный | Неизвестный |
| ТУРБОМОЛЬ | GTO | да | да | да | да | да | да | да | Нет | до (T) | да | да | да |
| ВАСП | PW | 3d | да | Нет | да | Неизвестный | да | да | Нет | Нет | да | да | да |
| WIEN2k | FP- (L) APW + lo | 3d | да | Нет | да | Неизвестный | Нет | Неизвестный | Нет | Нет | да | Нет | да |
| Ямбо | PW | 3d | Нет | Нет | да | да | да | Неизвестный | Нет | Нет | Нет | Нет | да |
| Упаковка | Основа | Периодический ‡ | Доктор медицины | Полуавтоматический. | HF | TDHF | Пост-ВЧ | Депутат | MRCI | CC | ДПФ | TDDFT | GWA |
Пакеты постобработки в квантовой химии и физике твердого тела
| Упаковка | Лицензия † | Язык | Вход | Выход |
|---|---|---|---|---|
| ezSpectra | Бесплатно | C ++ | Интерфейсы с Q-Chem и другими пакетами | Факторы Франка-Кондона, сечения фотоионизации, угловые распределения фотоэлектронов, магнитные свойства. |
| Libwfa | Бесплатно | C ++ | Интерфейсы с Q-Chem и другими пакетами | Естественные орбитали, естественные переходные орбитали, дескриптор экситона, разность плотностей и др. |
Смотрите также
- Список программ для молекулярного моделирования методом Монте-Карло
- Сравнение программного обеспечения для моделирования молекулярной механики
- Программное обеспечение для молекулярного дизайна
- Редактор молекул
- Молекулярное моделирование на графических процессорах
- Список программ для моделирования наноструктур
- Полуэмпирические методы квантовой химии
- Вычислительные химические методы в физике твердого тела с периодическими граничными условиями
- Программы валентных облигаций
- Молекулярная динамика Кар – Парринелло
- База данных кодов сообщества от MolSSI
Сноски
† «Академический»: академическая (бесплатная) лицензия возможна по запросу; «Коммерческий»: коммерческое распространение.
‡ Поддержка периодических систем (3d-кристаллы, 2d-пластины, 1d-стержни и изолированные молекулы): 3d-периодические коды всегда позволяют моделировать системы с меньшей размерностью внутри суперячейки. Здесь указывается возможность моделирования с меньшей периодичностью.
2 QuanPol - это полный спектр и бесшовные (HF, MCSCF, GVB, MP2, DFT, TDDFT, CHARMM, AMBER, OPLSAA) пакет QM / MM, интегрированный в GAMESS-US.
10 Через программу CRYSCOR .
использованная литература
дальнейшее чтение
- Молодой, Дэвид (2001). Вычислительная химия: практическое руководство по применению методов к проблемам реального мира . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 322–359. ISBN 978-0-471-33368-5.
- «Приложения NVIDIA GPU» . NVIDIA . Проверено 9 июля 2014 года .
- «Основные коды в теории электронного строения, квантовой химии и молекулярной динамики - репозиторий Nomad» . НОМАД . Проверено 19 ноября 2017 года .