TURBOMOLE

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最新版本: 
7.2
评分: 
4

简介  
Turbomole是德国卡尔斯鲁厄大学R. Ahlrichs教授领导的理论化学小组开发的一组量子化学计算程序。由COSMOlogic公司负责管理和销售。
Turbomole被认为是进行HF,DFT,MP2计算最快最稳定的代码之一。它的特色不是新方法和新功能,而在于解决如何用尽量短的时间和尽量少的内存需求,快速、稳定地处理工业应用型的分子。特别是它独有的RI-DFT方法,据称可以较其它大多数DFT程序节省10倍的CPU时间,因此非常适合于大分子计算或中等分子的重复性计算(如几何优化)。Turbomole目前支持串行和并行两种计算模式,可以运行于大多数主流UNIX平台上。可以下载DEMO版。

功能  
1. 基本算法和性能:
半直接算法可以调整主内存和硬盘空间需求;Fortran 90动态内存分配;用于数值积分稳定和准确的网格;内存和硬盘空间要求低;可以使用所有的点群;用RI技术对双电子积分做近似(用于MP2、DFT、CC2);使用线性标度算法降低内存需求。
2. 能量计算:
对于闭壳层和开壳层体系,可以进行的计算类型有:SCF(也就是Hartree-Fock),高效的RI技术用于MP2、CC2、DFT,此外还能进行从头分子动力学(AIMD)计算;使用多极加速RI-J近似的O(N)-RIDFT;COSMO程序对能量进行闭壳层和开壳层计算;CIS、CIS(D)、CC2、TDHF (RPA)或TDDFT计算电子激发能,可用于自旋非限制情况;CIS、TDHF和TDDFT的激发能计算可以用Block-Davidson算法;RI-TDDFT方法。
3. 能量梯度和能量二阶微分:
力场级别的全局力场(UFF)进行几何优化和解析笛卡尔Hessian计算;DFT级别的解析闭壳层Hessian计算;能量和梯度的闭壳层和开壳层计算;使用约化梯度的过渡态寻找算法;CPHF用于作用力的计算;COSMO程序对梯度进行闭壳层和开壳层计算;部分使用了RI近似的解析二阶导数计算;CIS、RPA和TDDFT进行激发态几何优化以及(数值的)力常数计算;RI-CC2对基态进行几何优化和力常数计算(使用数值的Hessian)。
4. 分子性质计算:
SCF、DFT或MP2级别的GIAO方法计算NMR;RI-CC2计算基态和激发态的单电子特性;CIS、RPA和TDDFT计算激发态特性;RI-TDDFT方法计算动态极化率和旋光色散。

5.7版新增功能:
ECP支持到l-角动量。
改善了到d-函数的解析二阶导数计算。
二阶代数图表构造法ADC(2)的激发能。
显示基态、激发态的电子密度和微分密度。
在TDDFT中使用RI-J近似,用于激发态特性,几何优化,和(数值)力常数的计算。
用于多级加速RI-J (MARIJ)的解析梯度。
加入TPSS和TPSSH两种meta-GGA泛函(用于能量和梯度),包含RI-J。
辅助基函数优化的梯度,用于RI-MP2和RI-CC2计算。
4-zeta价电子质量的基组,用于原子H-Kr。
改善的过渡态优化;增加了新的基态几何优化程序。
自旋非限制的精确交换方法,用于LHF近似。
更容易阅读的使用手册电子文档。

5.8版新增功能:
1. 对从H到Rn的元素(除镧系外)加入新的基组,对周期表的元素有一致的精度;
2. 加入5p和6p元素的小核ECP及相应的基组;
3. ECP程序支持g-投影(仅用于能量和梯度);
4. 并行多极加速RI-J方法(MARI-J);
5. 更快的积分程序,特别用于RI处理;
6. 对分子特性、波函分析工具和到图形工具的接口程序改善了功能,并简化了操作;
7. RI-CC2的激发态解析梯度;
8. 对RI-MP2和RI-CC2基态能量,以及RI-CIS(D),RI-CC2和RI-ADC(2)激发态能量实现并行化;
9. 输入模块的定义完全支持ricc2程序;
10.对使用QZVPP (H-Kr)和cc-pwCVXZ (B-Ne, Al-Ar)轨道基组的RI-MP2/RI-CC2计算加入了辅助基组;
11.COSMO包括对称性和更稳定的A-矩阵设置;
12.分子动力学中加入键长限制以及凝聚相中的虚空穴;
13.友好的新输入生成程序TMOLE,具有多种功能(如Z-矩阵输入,势能曲线计算,等);
14.新的DIIS方法和阻尼,默认用于加速SCF收敛;
15.当最小化和过渡态优化失败时,自动在内坐标和直角坐标间切换;
16.最大原子数目和基函数数目分别增加到700和10000。

5.9版新增功能:
1. 方法:
 a.RI-J用于Hartree-Fock和DFT杂化泛函,提高效率;
 b.RI-JK梯度和DFT杂化泛函计算的增强
 c.aoforce模块增强,可进行一直到g函数基组和一直到g投影的ECP的解析谐振频率计算;
 d.RI-CC2/RI-MP2:对基态和激发态的梯度并行化,以及激发态ADC(2)和CIS(D_infinity)的梯度;
 e.MD:使用Nose-Hoover温度控制的有限温度正则Born-Oppenheimer分子动力学;
 f.NPA:Weinhold的自然布居分析;
 g.新的自动优化方法用于最低点和过渡结构;改善了内冗余坐标的总稳定性及生成;
 h.RI-MP2-R12:闭壳层和开壳层体系的单点显式关联RI-MP2-R12能量;
 i.BSSE:完全函数平衡方法执行结构优化,可避免基组重叠误差。
2. 效率:
 a.RI-J结合Hartee-Fock交换,使得大型Hartree-Fock或DFT杂化泛函的计算加速;
 b.MARI-J (多极加速RI-J):在减少总计算量的前提下提高了精度;
 c.更好的并行加速度;
 d.aoforce模块:提高了效率。
3. 基组和辅助基组:
 a.镧系和锕系直到Lr的基祖;
 b.RI-J辅助基组(jbasen)用于def2-基组(H-Rn)以及def-基祖(镧系和锕系);
 c.RI-JK辅助基组(jkbasen)用于所有的三、四zeta价电子基组,包括镧系和锕系;
 d.用于RI-MP2和RI-CC2的新辅助基组(cbasen),包括:def2-QZVPP用于Rb-Rn(不包括镧系);def2-SVP,def2-TZVP,和def2-TZVPP用于H-Rn(不包括镧系);(aug-)cc-pVXZ-PP和(aug-)cc-pwCVXZ-PP,其中X=D,T,Q,5,用于Cu,Ag,Au和Zn,Cd,Hg;
 e.一直到l函数的辅助基组。
4. DFT求积分:
 a.新的格点用于镧系和锕系直到Lr;
 b.格点优化:DFT不再有“未优化格点”;
 c.DFT格点扩展到弥散情况;
 d.修改了积分的数值问题。

TURBOMOLE 5.9.1的新功能:
1. Linux/PC和Itanium2/Linux并行版使用HP-MPI。
2. statpt可以固定笛卡尔坐标;更稳定的内坐标。
3. Windows版的Turbomole。
4. 新的图形用户界面TmoleX。

TURBOMOLE 5.10的新功能:
1. 振动拉曼强度:含频TDHF和(杂化)TDDFT极化率的解析二阶导。
2. 自旋轨道耦合:用自旋轨道ECP的二分量RI-Hartree-Fock和RI-DFT计算。
3. SCS-RI-MP2:闭壳层HF和UHF参考态、并行和串行执行的能量及梯度。
4. 周期点电荷:用于HF和DFT的能量和梯度计算。
5. DFT+D:包含色散的DFT。
6. COSMO用于RI-MP2计算。
7. 特性:Merz-Kollman ESP拟合。
8. 自旋反转用于破缺对称性的处理。
9. 改善了效率:基于RI-HF的RI-MP2/RI-CC2梯度和特性;NumForce可以操作冻结笛卡尔坐标;NumForce和jobex可以把RI-JK和RI-MP2/RI-CC2一起使用。
10.工具:用二进制格式保存分子轨道文件;tm2molden支持g函数;3D格点文件使用cube格式;把振动频率输出转化到G98格式。

TURBOMOLE 6.0的新功能:
1. 功能:SCS-CC2计算基态和激发态的能量,梯度,跃迁矩及一阶特性;解析二阶导数支持meta-GGA泛函(TPSS,TPSSh)) ;MP2-F12;点电荷的梯度用于QM/MM;MP2-COSMO梯度;流程图管理脚本MoleControl;DFT积分使用不同的密度。
2. 效率:DFT基态能量计算用密度差加速;默认优化程序从relax改为statpt;临界点计算和固定优化坐标更稳定;改善了解析二阶导计算的效率;ADC(2)级别的并行梯度和响应特性已经完全工作。
3. 工具:MoleControl用Python脚本控制任务;分析二分量相对论波函;vibration脚本产生gnupolt输入文件,显示IR振动光谱;输出轨道到AOMix程序;对post-SCF热力学特性使用换算的等密度空穴进行COSMO计算;简化COSMO的安装;简化了特性和波函分析;基组库添加了更多基组;改变了并行版本的默认设置。

TURBOMOLE 6.1的新功能:
1. 功能:N4自旋标度SOS-RI-MP2;更快的MP2-F12;CC2激发态之间的单电子跃迁距;C1点群的Douglas-Kroll-Hess能量;并行的增强。
2. 效率:对于AMD CPU,速度提高了30%;提高了并行版的速度;MPI版减少了主节点的CPU使用。

TURBOMOLE 6.2的新功能:
1. 功能:首次执行CCSD,CCSD(F12)各种变体,以及CCSD(T)(ricc2模块)。
2. 效率:用OpenMP并行执行LHF(dscf模块)。
3. 使用:TmoleX 3.0:加入预优化工具MOPAC7,显示光谱,PES扫描的新方法,支持TURBOMOLE的更多功能;LHF支持到h函数和使用ECP的重元素;在用户定制的格点上绘制交换关联势图;MoleControl 2.1版。

TURBOMOLE 6.3的新功能:
1. 并行SMP版支持二阶解析导数,TDDFT激发能和梯度,CCSD和CCSD(T)
2. CCSD和CCSD(T)使用D2h对称性及其子群
3. 振动频率计算可以续算
4. TDDFT垂直激发能可以使用COSMO溶剂模型
5. 高效的CCSD(F12*)方法
6. 二分量MP2-F12用于自旋轨道耦合能量计算
7. Karlsruhe基组加入了对特性优化的弥散函数:def2-SVPD,def2-TZVPD,def2-QZVPD
8. 新的分块收缩基组,用于标量和二分量Dirac-Fock有效芯势
9. 支持DFT-D3色散矫正,包括二阶导数

TURBOMOLE 6.4的新功能:
1. DFT/TDDFT:◦RI-RPA;非绝热TDDFT表面跳跃;自旋反转TDDFT;标量和二分量计算使用半数值HF交换;二分量DFT能量的梯度;冻结密度嵌入(FDE)。
2. post-HF:SOS-CC2激发能的O(N4)标度

TURBOMOLE 6.5的新功能:
1. CCSD垂直激发能
2. MP2和CC2的极化率
3. MP3(F12)和MP4(F12)能量
4. 新的odft模块,用于计算所有的含轨道Kohn-Sham DFT方法,包括LHF和仅有交换的优化有效势(OEP-EXX)

TURBOMOLE 6.5的新功能:
1. RI-RPA梯度
2. 二分量TD-DFT考虑旋轨耦合(escf)
3. ADC(2)激发态通过COSMO考虑溶剂化效应(ricc2)
4. 反应路径优化(新模块woelfling)
5. 反应路径优化从线性同步转变(LST)开始,之后是态链方法
6. M06和M06-2X泛函(ridft,rdgrad,dscf,grad,aoforce,escf)
7. 基于色散校正的VV10类泛函(ridft,rdgrad)
8. GW近似下的多体微扰理论(escf)
9. 一阶电子振动耦合(新模块evib)
10.二分量RI-RPA能量(rirpa)
11.CCSD(T)能量使用MP2-F12干扰校正(ricc2)
12.ricc2加入MP2/COSMO;删除rimp2模块
13.加入社区版IBM平台MPI,Turbomole计算无需再安装MPI
14.镧系def2基组

 TURBOMOLE 7.0的新功能:
1. 计算周期体系的DFT模块riper:riper模块在RI-DFT级别计算分子和周期体系的基态能量。
2. 低标度MP2和MP2-F12模块pnoccsd:pnoccsd包含基于电子对自然轨道的关联方法(OSV-PNO杂化近似),对大体系可以实现低标度。目前仅限于MP2。
3. 二分量的CCS,ADC(2),CIS(inf),和CC2激发能,以及ADC(2)和CC2的激发态跃迁矩。
4. 通过XCFun库实现几种自定义和预定义的密度泛函。
5. RI-RPA实现OpenMP并行化
6. 交互式特性程序proper,用于单电子密度的一阶性质(期待值),布居分析,以及产生用于显示的接口文件。
7. 能量分解分析(EDA)。
8. Grimme的PBEh-3c泛函,包括DFT-D3和gCP。
9. TmoleX 4.1:二分量ECP,激发态势能扫描,重新设计的Orbital/Density Plot
 
TURBOMOLE 7.1的新功能:
1. 新功能:DFT计算周期体系(用梯度做结构优化,ECP计算能量和梯度,DFT-D3色散校正的能量和梯度,金属的分数占据和smearing,显示能带图和DOS);非限制计算的RI-RPA梯度;全局结构优化的一般算法;COSMO等幅射线解析梯度。
2. 效率:TDDFT的快速Davidson算法;在(TD)HF和杂化(TD)DFT响应计算中,非正交Krylov空间方法与RI方法组合产生2至5倍加速;二阶解析导数的OpenMP/MPI并行;周期边界条件RI-DFT加入pob-TZVP基组。
3. 新的脚本和工具:MD后期处理工具用于内坐标和转动常数;tm2ezspec创建ezspectrum输入计算Franck-Condon因子;panama产生用于显示escf非松弛差密度的输入;内禀键轨道(IBO)分析。
4. TmoleX 4.2:支持周期边界条件RI-DFT计算;显示能带结构。
 
TURBOMOLE 7.2的新功能:
1. 新功能:VCD谱(Hartree-Fock和DFT);用COSMO做振动频率计算;周期边界条件(优化单位晶胞,绘制DOS,绘制晶体轨道,改进了OpenMP并行,在内存中存储RI积分);Bethe-Salpeter激发能;CC2级别的双光子跃迁矩;局域杂化泛函;(SOC-PT-)CC2计算磷光寿命;AIM临界点;Fukui函数;PBE和PBE0泛函计算NMR化学屏蔽;新的泛函B97-3c和SCAN;自旋非限制TDDFT计算非绝热分子动力学。
2. 效率:新的更稳定的TDDFT求解程序;更快更稳定的RI-RPA;(ridft/rdgrad)删除了GlobalArray库,MPI任务使用新的共享内存执行;(dscf,grad,aoforce,ricc2,pnoccsd)新的OpenMP/MPI杂化并行;完全64位数据模式。
3. 使用:并行版简化了输出;完全64位数据模式导致在事实上对于分子尺寸和内存大小没有限制。
4. TmoleX 4.3:显示AIM临界点;项目管理中改变任务顺序,以及在不同项目中移动任务;更好地支持周期边界条件计算;创建程序使用立体化学描述和进行修改;态密度;新的任务模板编辑器;SMILES支持;更容易地交互式生成布居性质(Mulliken,NBO,Loewdin,Wiberg,Paboon);改进了组合库工具。