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    1. Q-chem

      產品詳情

       Q-Chem是由遍及全球的多個研究機構共同開發的從頭計算量子化學軟件包,涉及的科研機構有35家,分布在美國、英國、德國、澳大利亞、中國和中國臺灣地區等國家和地區。最早是由諾貝爾化學獎獲得者John. A. Pople主導開發的。

      從1999年第一個版本Q-Chem1.2發布至今,Q-Chem軟件已經開發了15年,成為一個功能十分強大的量子化學計算程序。目前最新的版本是Q-Chem5.1。

       


            Q-Chem軟件是一款功能齊全的高精度量子化學計算專業工具,全面支持HF/DFT以及各種post–HF計算方法,在理論化學、材料科學、生物化學等相關領域的研究和生產中發揮了極大作用。

      可以研究分子能量和結構、化學反應、分子振動、紅外以及拉曼光譜、NMR譜等,還可實現對生物大分子的QM/MM 計算。


      Q-Chem 特點
      無需購買額外的可視化軟件。IQmol是Q-Chem的配套可視化軟件,可以免費獲取。Q-Chem也支持第三方可視化軟件,如Avogadro, WebMO, Jmol等;
      無需購買額外的并行許可即可進行跨節點并行計算。程序的代碼經過專門的優化,保證更快的計算速度;
      支持多種方法分析勢能面。如凍結帶方法、從頭算分子動力學、路徑積分蒙特卡洛方法及偏Hessian分析;
      可進行能量組成分析。如可以把能量分解成庫倫項、交換項、極化項及電荷轉移項;
      可研究電子轉移耦合及激發能。支持的方法有限制性DFT、直接耦合及分子片段電荷;
      擁有獨特的基態泛函。如色散校正泛函XDM、DF-04、XYGJ-OS、WB97X-2等;
      快速和更加精確的MP2方法。如SOS-MP2、雙基組MP2及局域MP2方法;
      支持激發態研究(包括開殼層分子)。如SOS-CIS(D)、TDDFT、ADC等;
      Q-Chem 提供優秀的個人技術支持服務,并會依據客戶的要求開發所需的功能。


      Q-Chem 應用領域
      勢能面掃描
           
      Q-Chem能夠高度精確的給出分子在不同構型下的能量,幫助我們找到分子局部的能量極小值以獲得穩定的分子結構。還可以根據分子的構象進行勢能面掃描。
            下圖給出了采用Q-Chem計算的di-Peptoid 在不同構象下的能量變化。研究者可以通過擬合分子能量和構象的關系構建勢能面或分子力場。

      Development and use of an atomistic CHARMM based forcefield for peptoid simulation. J. Comput. Chem. (2013), 35, 360.
       


      分子間相互作用
           
      Q-Chem采用Hartree-Fork,基于各種泛函的DFT方法和高精度的電子相關方法,多體微擾的MPn與Coupled-cluster理論來計算分子間的相互作用,并可以非常便捷的進行BSSE矯正。此外,Q-Chem還可以基于ALMO方法將分子之間的相互作用能進行分解。

       

      Unravelling the Origin of Intermolecular Interactions Using Absolutely Localized Molecular Orbitals. J. Phys. Chem. A. (2007), 111, 8753.


      過渡態搜索和反應路徑分析
           
      Q-Chem是業界公認的研究化學反應的有力工具。Q-Chem支持多種過渡態搜索的方法,并可進一步對反應路徑進行分析和優化。得益于Q-Chem軟件的高效率,研究者可以快速方便的研究各種化學反應相關問題。

       

      Oxidative Dehydrogenation of Propane over a VO2-Exchanged MCM-22 Zeolite: A DFT Study. ChemPhysChem (2010), 11, 3432


      激發態和光譜計算
           
      除了研究基態的化學性質外,Q-Chem還支持激發態結構的能量計算和優化,新版本的Q-Chem還加入了M11等最新的泛函并支持EOM-CCSD方法。
            Q-Chem可以計算各種光譜性質,包括:IR, Raman, 紫外-可見,VCD,ECD等。右邊的圖片就是采用Q-Chem計算的DNA氘化堿基對的紅外譜。

       

      Infrared Characterization of the Guanine Radical Cation: Finger Printing DNA Damage. J. Phys. Chem. B. (2010), 114, 3660.


      線性標度的量化計算
           
      Q-Chem支持多種線性標度的量子化學計算方法,包括:傅立葉變換庫侖方法,線性標度HF交換方法,基于格點的線性標度積分等。
            在下圖所示的工作中,研究者采用Q-Chem軟件中線性標度的GIAO-HF方法完成了含有1000多個原子體系的NMR化學位移計算。


       Ab Initio NMR Spectra for Molecular Systems with a Thousand and More Atoms: A Linear-Scaling Method. Angew. Int. (2004), 43, 4485.

       
      QM/MM 計算
           
      Q-Chem支持ONIOM計算并自帶了與分子動力學模擬軟件CHARMM的程序接口??梢苑浅7奖愕倪M行QM/MM計算。
            下圖所示的研究工作采用Q-ChemCHARMM軟件考察了鈣和鎂離子在蛋白磷酸化酶中的作用機理。

       

      Calcium Inhibition of Ribonuclease H1 Two-Metal Ion Catalysis. J. Am. Chem. Soc. ASAP.


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