OpenMolcas — программа для квантовой химии

Установка
Синтаксис
Опции
Пример работы

Окружение

• Версия РЕД ОС: 8
• Конфигурация: Рабочая станция
• Версия ПО: OpenMolcas-21.10

OpenMolcas — это утилита для квантовой химии, которая используется для моделирования и анализа молекулярных систем. Она предназначена для выполнения расчетов в различных областях теоретической и вычислительной химии, включая молекулярную структуру, термодинамику, спектроскопию и фотохимические процессы. Ее ключевой особенностью является мультиконфигурационный подход с использованием таких методов, как CASSCF (Complete Active Space Self-Consistent Field — метод полного самосогласованного поля активного пространства) и CASPT2 (Complete Active Space Perturbation Theory to second order — полная теория возмущений активного пространства второго порядка).

OpenMolcas предоставляет широкий спектр функций для проведения квантово-химических расчётов:

• расчёт электронной структуры молекул — позволяет рассчитывать электронную структуру молекул с использованием различных методов, таких как метод Хартри-Фока, метод функционала плотности и другие;

• расчёт свойств молекул — позволяет рассчитывать различные свойства молекул, такие как энергии, дипольные моменты, магнитные моменты и другие;

• оптимизация геометрии молекул — позволяет оптимизировать геометрию молекул с целью достижения минимума энергии;

• изучение реакционной способности молекул — позволяет изучать реакционную способность молекул с использованием методов теории возмущений.

Установка

Установить программу можно либо через графический менеджер пакетов, либо через терминал.

Для установки программы через графический менеджер пакетов dnfdragora перейдите в «Главное меню» — «Администрирование» — «Управление пакетами dnfdragora», выполните поиск необходимого пакета по ключевому слову «OpenMolcas» и отметьте флагом пакет последней версии. После этого нажмите кнопку «Применить» и дождитесь окончания установки.

Для установки программы через терминал выполните команду (потребуются права администратора):

sudo dnf install OpenMolcas

Синтаксис

Утилита доступна для запуска через терминал при помощи команды следующего вида:

pymolcas [<опции>] [<входной_файл> | <сценарий>]

Опции

Основные опции утилиты:

• <входной_файл> | <сценарий> — входной файл сценария или сценарий;
• -h, --help — показать справку;
• -s, --setup — настроить molcas;
• -env, --environment — отобразить информацию о расположении molcas;
• -clean, --clean_scratch — очистить рабочую область после расчета;
• -new, --new_scratch — очистить рабочую область перед расчетом;
• -old, --old_scratch — повторно использовать рабочую область;
• -ign, --ignore_environment — запустить, игнорируя файлы ресурсов;
• -val, --validate — проверить только ввод;
• -np [<количество_процессов>], --nprocs [<количество_процессов>] — указать количество параллельных (MPI) процессов;
• -v, --version — вывести версию;
• -o [<файл>], --output [<файл>] — перенаправить выходной поток в указанный файл;
• -e [<файл>], --error [<файл>] — перенаправить поток ошибок в указанный файл;
• -oe [<файл>], -eo [<файл>], --outputerror [<файл>] — перенаправить потоки вывода и ошибок в указанный файл;
• -f, --files — перенаправить потоки вывода/ошибок в стандартные файлы (*.log и *.err);
• -b [<размер_буффера>], --buffer [<размер_буффера>] — указать размер буфера для файлов ввода/ошибок;
• --banner — вывод информативного баннера;
• --not-here — не пытаться найти molcas в текущем каталоге (и родительских).

Пример работы

Для примера будет выполнен полный расчёт поля реакции с использованием модели Кирквуда. SCF будет вычислять поле реакции, в то время как MRCI — добавлять эффект в виде постоянного возмущения.

Для этого будет создан файл example.input с настройками для вычисления квантовой химии:

nano example.input

&GATEWAY
Title = HF molecule
Symmetry
X Y
Basis set
F.ANO-S...3S2P.
F 0.00000 0.00000 1.73300
End of basis
Basis set
H.ANO-S...2S.
H 0.00000 0.00000 0.00000
End of basis
Well integrals
4
1.0 5.0 6.75
1.0 3.5 7.75
1.0 2.0 9.75
1.0 1.4 11.75

RF-Input
Reaction field
80.0 4.75 4
End of RF-Input

&SEWARD

&SCF
Occupied = 3 1 1 0

&MOTRA
LumOrb
Frozen = 1 0 0 0
RFPert

&GUGA
Electrons = 8
Spin = 1
Inactive = 2 1 1 0
Active = 0 0 0 0
CiAll = 1

&MRCI
SDCI

где:

1. &GATEWAY — блок используется для задания различных параметров и опций, которые определяют расчет базисного набора, тип расчета и настройки реакционного поля. Параметры:

• Title = HF molecule — заголовок расчёта указывает на то, что рассматривается молекула фтороводорода (HF);

• Basis set — определение базисного набора для каждого типа атома в молекуле, для водорода используется набор ANOS-S...2S, а для фтора — ANOS-S...3S2P;

• Well integrals — настройки для вычисления интегралов, связанные с потенциальной энергией и волновыми функциями в пространственной области;

• RF-Input — используется для определения различных параметров реакционного поля (RF), которые могут быть использованы в расчетах.

2. &SCF — настройка для SCF-метода (Self-Consistent Field). Настройка включает:

• Occupied = 3 1 1 0 — определение занятых орбиталей, где 3 означает три занятые орбитали в первом представлении, 1 — одну занятую орбиталь во втором и третьем представлениях, и 0 указывает на отсутствие занятых орбиталей в четвертом представлении.

3. &MOTRA — настройки для многоконфигурационных методов. Параметры:

• LumOrb — учет люминесцентных свойств молекулярных орбиталей;

• Frozen = 1 0 0 0 — включение только первого порядка теории возмущений для коррекции энергии и волновых функций, отключая все более высокие порядки возмущения;

• RFPert — учет эффектов спин-орбитального взаимодействия и других релятивистских эффектов.

4. &GUGA — настройки для GVB-метода. Параметры:

• Electrons = 8 — общее количество электронов;

• Spin = 1 — общее количество спиновых орбиталей;

• Inactive = 2 1 1 0 — определение неактивных орбиталей;

• Active = 0 0 0 0 — определение активных орбиталей;

• CiAll = 1 — включение полного конфигурационного смешения (Full Configuration Interaction).

5. &MRCI — настройки для метода точного описания электронной структуры молекул с сильными корреляционными эффектами (Multi-Reference Configuration Interaction). Настройка включает:

• SDCI — расчёт с использованием SDCI (Singles and Doubles Configuration Interaction) метода в рамках блока настроек &MRCI.

Для запуска расчета используется команда:

pymolcas '/home/user/example.input' 

Результаты работы можно посмотреть в каталоге /home/user/:

Более подробную информацию и расширенные возможности программы см. в официальном руководстве.

Дата последнего изменения: 20.11.2024

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter.