GAMESS

项目主页：http://www.msg.chem.iastate.edu/gamess/

开发者：Prof. Mark Gordon and his group

当前版本：Nov. 11, 2017 R3

License: 源代码公开


概况

从头计算量子化学程序。可以从RHF，ROHF，UHF，GVB和MCSCF计算波函，其中一些使用CI和MP2修正。自恰场的解析梯度用于自动几 何优化，过渡态寻找，跟踪反应路径。能量hessian的计算允许预测振动频率。可以计算大量的分子特性，从简单的偶极矩到含频率超级极化率。内部储存了大量基组和有效芯势，分子中可以包含到Ra的所有元素。几个图形程序用于显示最终结果。支持并行计算。

主要功能

  1. 计算RHF，UHF，ROHF，GVB或MCSCF自恰场波函。
  2. 计算自恰场能量的CI或MP2修正。
  3. 半经验MNDO，AM1或PM3波函计算。
  4. 对所有自恰场波函计算解析能量梯度。
  5. 使用能量梯度，按照笛卡尔或内坐标优化分子结构。
  6. 寻找势能曲面和鞍点。
  7. 计算能量hessian，得到简正模式，振动频率和红外强度。
  8. 追踪反应路径。
  9. 计算辐射跃迁特性。
  10. 计算自旋-轨道耦合波函。
  11. 计算以下分子特性：
    • 偶级、四极、八极距
    • 静电势
    • 电场和电场梯度
    • 电子密度和自旋密度
    • Mulliken和Lowdin布居数分析
    • 维里定理和能量成分
  12. 模拟溶剂影响，使用：
    • 有效片断势(EFP)
    • 极化连续模型(PCM)
    • 自恰反应场(SCRF)
  13. 产生Hondo，Meldf，Gamess-UK，Gaussian 9x的输入文件。
  14. 自旋-轨道组态相互作用计算
  15. 自旋-轨道多组态准简并微扰理论（SO-MCQDPT）
  16. 结合Tinker，进行QM/MM计算
  17. 耦合簇，包括：CCD，CCSD，CCSD(T)，R-CC和CR-CC
  18. 在MCSCF轨道优化的CI步骤中，可以使用限制占据的多个活性空间(ORMAS)，它比FORS (CAS-SCF)使用的行列式

 

GAMESS（12/12/2003版）新增功能：

  • 对于RHF参考波函，可以并行计算CIS的能量和梯度；三级Douglas-Kroll标量相对论修 正；用模型核势计算自旋-轨道耦合；计算任何能量值的数值微分，可用来获得核梯度与核Hessian；使用RHF波函的NMR程序。

GAMESS（05/19/2004版）新增功能：

  • CASSCF的解析Hessians，并实现并行化；基于RHF的EOM-CCSD和EOM- CCSD(T)计算激发能；对SCF波函（HF，DFT）用PCM模型进行溶液计算，并实现与EFP模型的接口；把大分子分解成子单元的片断分子轨道方 法，可用于计算RHF/DFT能量和梯度，MP2的能量；对SMP机群优化，构建在分布式数据接口(DDI)上。

GAMESS（11/22/2004版）新增功能：

  • 两个新代码用于加快AO双电子积分求解，分别使用转动轴技术进行s,p,d,L积分，以及用前体厄米变 换方程计算高角动量的积分；改善了TEI程序的精度；扩充了QFMM代码，可以计算核梯度；在非谐频率计算中使用用二次力场近似，用于减少振动SCF过程 的计算时间。

GAMESS（06/27/2005版）新增功能：

  • 用于开壳层ROHF参考态的ZAPT2并行解析梯度方法；改善了基于行列式的多参考微扰理论程序，使用 直接CI技术从而减少了磁盘的I/O，目前可以处理16个电子16个轨道的大活性空间，可以使用的基组直到500个AO；EFP2模型加入电荷迁移和色散 项；有效片断势方法并行化；耦合簇程序可以计算CCSD(TQ)能量，可以产生CCSD或EOM-CCSD态的密度矩阵；对静电连续溶剂模型加入了表面极 化和体极化；片断分子轨道方案推广到对不同的片断做多级别的处理，包括做MCSCF和耦合簇的计算；提供了两类基组体系，即极化一致基组和相关一致基组。

GAMESS（02/22/2006版）新增功能：

  • 加入CR-CCSD(T)_L；对RHF波函解析计算喇曼和超喇曼光谱；对多层溶剂模型EFP + PCM计算解析梯度；PCM溶剂模型使用片段轨道；内置大量模型芯势库和基组库。

GAMESS（09/07/2006版）新增功能：

  • 并行计算闭壳层CCSD或CCSD(T)能量；提高了MCSCF解析Hessian的速度，并且可以计 算ORMAS型的MCSCF Hessian；处理核量子力学的核电子轨道方法(NEO)，可用于HF，MP2，CI，或MCSCF级别的核计算；用于连续溶剂静电方法的表面体积极化 模型；Elongation方法用于聚合物的成长；分子轨道的超极化率分析。

GAMESS（03/24/2007版）新增功能：

  • 模型芯势(MCP)支持解析梯度的计算；片段分子轨道方法现在包含了三体MP2计算以及电子对相互作用 的能量分解分析(PIEDA)。该方法还接口到有效片段势的溶剂化模型中；非谐性VSCF方法可以计算化合键，并产生内坐标的势能面；密度泛函程序可以用 TDDFT计算激发态，并大量增加了基态的泛函数量；CIS，TDDFT和TDHF计算闭壳层分子的单重态和三重态激发能，其中CIS可以使用解析梯 度，TDDFT和TDHF只能使用数值梯度；EFP模型的屏蔽扩展到高阶和极化中；ORMAS CI代码并行化；改善了NEO选项，可以计算正电子波函。

GAMESS（04/11/2008版）新增功能：

  • DFT程序可以使用更多的GGA和meta-GGA泛函，如M06；TD-DFT代码可以并行计算单重态的核梯度，以及产生UHF参考的激发态；基态和激发态DFT计算可以用Lebedev格点或标准格点1；加入并行的闭壳层MP2能量和梯度程序，它把所有的量存储在磁盘上而不是分布内存中；高自旋开壳层耦合簇能量用于限制自旋的参考态，包括新的三激发校正CC(2,3)；GMCQDPT（广义参考态多组态准简并微扰理论）代码可以对ORMAS和其它非完全MCSCF组态计算二阶微扰能量；用内部标度流程的关联能外推程序，可以自动产生完全CI能量的外推；修改EFP溶剂模型，可以处理开壳层，改善了MD以及Ewald求和。振动SCF（VSCF）程序可以用内坐标增加精度，以及使用“分组”的并行计算；用G3(MP2,CCSD(T))方法计算热化学数据。

GAMESS（01/12/2009版）新增功能：

  • 连续PCM和离散EFP溶剂模型以及PCM/EFP接口更新为新的PCM镶嵌方法，它提供非常准确的核梯度；求解态平均MCSCF的不同态之间的非绝热耦合矩阵元；DFT程序包含TPSS meta-GGA类型泛函，以及通过PCM或EFP模型包含对TD-DFT激发能包含溶剂化影响；对片段分子轨道的改善，包括FMO/TD-DFT和FMO/TD-DFT/PCM，增加了核梯度的精度，使用MCP，以及匹配冻结轨道（AFO）片段；“分而治之”方法的程序，计算SCF/DFT，MP2，和/或CCSD能量。

GAMESS（03/25/2010版）新增功能：

  • 新的DFT泛函：B97/HCTH系列泛函, 范围分离泛函CAM-B3LYP和wB97系列泛函，修改的TPSS和M08型metaGGA；耦合簇计算加入了左本征态三激发校正的CR-EOML激发能方法，以及EA-EOM或IP-EOM用于电子亲和态、电离态的计算；PCM溶剂化计算可以使用异种介质，梯度可用于闭壳层MP2和闭壳层TD-DFT计算，FIXPVA镶嵌可用于所有的PCM选项；在片段分子轨道方法中除了计算整个体系的分子轨道及其能量外（FMO/F），可以使用气相TD-DFT和基态PCM核梯度；使用局域轨道的能量分解分析，用于每个子体系中的一般波函类型。

GAMESS（10/01/2010版）新增功能：

  • EFP溶剂模型支持TD-DFT梯度；PCM溶剂模型支持开壳层MP2梯度；COSMO溶剂模型支持RHF/UHF/ROHF参考的HF，DFT，MP2计算；加入无穷阶二分量（IOTC）相对论代码，可以对自旋-轨道耦合态产生密度矩阵和特性；增加了模型芯势（MCP）基组的适用的范围；TDDFT激发能支持所有的metaGGA泛函；加入半经验RM1参数；FMO加入EFMO方法（EFP + FMO），以及更准确的梯度计算；基于RHF或UHF的MP2加入了单位分解近似；用于GPU的特殊积分求解和闭壳层Fock矩阵工具，可以在Windows下编译。

GAMESS（08/11/2011版）新增功能：

  • 溶剂模型加入连续溶剂模型的SMD参数化；EFP离散溶剂模型，以及PCM/COSMO/SMD连续溶剂模型完全支持全部MP2和TDDFT代码；QM/EFP能量分析；对开壳层参考态执行CIS和TDDFT级别的自旋反转激发能和梯度计算；TDDFT的Tamm/Dancoff近似；寻找MCSCF或TDDFT势能面上的圆锥交点；QuanPol程序包含了离子极化水溶剂，可用于QM/MM或MM计算，例如MD模拟；改善了闭壳层FMO梯度的精度，可以使用冻结结构的域；DFT的局域相应色散校正；Sapporo系列的全电子标量相对论基组，用于前五个周期；C++程序libcchem使用GPU对闭壳层体系执行Hartree-Fock计算。

GAMESS（05/01/2012版）新增功能：

  • 改善MCSCF响应方程求解程序的Z矢量解，这意味着CAS-SCF和ORMAS具有态平均MCSCF梯度或非绝热耦合矩阵元矢量；动态校正态平均权重；多参考计算（MCSCF，MRMP，MRCI）到MPQC程序的接口，获得PT2-R12校正。一直到Xe的价虚轨道（例如，可用做MCSCF初始轨道；还可用于加速EFP2计算中的电荷转移）；FMO程序的完全解析梯度可以使用EFP粒子；DFT程序包含M11泛函，以及TD-DFT计算两个双光子吸收的交叉部分；包含价键程序VB2000的源代码，在某些机器上默认编译。

GAMESS（05/01/2013版）新增功能：

  • 几种新的电子关联处理（对激发态进行固有标度的关联能外推；ORMAS参考的多参考微扰理论；分子内的簇方法计算大分子耦合簇能量）；MCSCF和多参考微扰级别的非绝热势能面；EFP或PCM溶剂化模型的变化（可以结合自旋反转TD-DFT，EFP2方法的色散，PCM结合半经验MOPAC波函）；自旋限制的“束缚UHF”（CUHF）开壳层SCF计算；EFMO模型（片段分子轨道理论的有效片段势版本）的改进（色散，电荷转移，交换排斥，电荷渗透项，可用于由共价键连接的具有多层功能和冻结域的片段）；片段MO方法对于RHF和UHF具有完全准确的梯度，对于PCM结合MP2具有梯度，对于EFP水溶剂相互作用可进行能量分析；气相能量计算可以使用h和i高斯基函数。

GAMESS（12/05/2014版）新增功能：

  • UHF，R-DFT，和U-DFT的解析Hessian；在RHF/DFT，ROHF，GVB，以及MCSCF之后，通过构成原子轨道或分割局域轨道，以及外部轨道空间的局域化，进行含有价电子虚轨道的化学键分析；计算单参考或多参考CEPA，ACPF，AQCC关联能；DFT级别下的含频alpha和beta极化率；溶剂化模型加入CI函数的EFP离散溶剂化，以及CMIRS连续模型；密度泛函紧束缚（DFTB）的能量和梯度；FMO的新功能包括R-DFT，ROHF，FMO-DFTB的准确梯度，U-DFT的近似梯度，FMO计算RHF和UHF的Hessian（包括IR和拉曼光谱）以及计算UTDDFT的能量；单参考方法可以使用多个开壳层FMO片段；双基FMO（FMO/AP）；SIMOMM到FMO的接口（FMO/MM）。

GAMESS（08/18/2016版）新增功能：

  • 溶剂化模型EFP2的修改；PCM支持多参考微扰理论；LUT-IOTC的能量和梯度；用奇异值分解轨道进行成键分析，如键级和能量分解；FMO支持UMP2和DFTB的能量和梯度、RHF-FMO3/ROHF/DFT/FMO-FDD的Hessians/IR/Raman、ROHF/UHF/DFTB结合PCM溶剂化模型、FMO3/DFTB/DFTB3的SCZV梯度项、赝势、MD使用RATTLE、IRC；ZAPT2能量加入到libcchem

GAMESS（11/11/2017版）新增功能：

  • 待添加

 


参考资料

http://www.quantumchemistry.net/node/112

February 3, 2018 , Comments Off on GAMESS


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