فهرست نرم‌افزارهای شیمی کوانتومی و فیزیک ماده چگال

نرم‌افزارهای محاسبات شیمی کوانتومی در شیمی محاسباتی برای پیاده‌سازی روش‌های شیمی کوانتومی استفاده می‌شود. بیشتر آنها شامل روش هارتری-فوک (HF) و برخی از روش‌های پسا از هارتری-قوک است. آنها همچنین ممکن است شامل تئوری عملکردی چگالی (DFT)، مکانیک مولکولی یا روشهای شیمی کوانتومی نیمه تجربی باشند. این برنامه‌ها شامل نرم افزارهای منبع باز و تجاری یا آکادمیک هستند. بیشتر آنها مجموعه‌های بزرگ از چندین برنامه جداگانه هستند که طی سالهای متمادی تهیه شده‌اند. این برنامه‌ها در فیزیک حالت جالت جامد محاسباتی (محاسبات کوانتومی مواد)، شیمی فیزیک محاسباتی، رشته‌های مرتبط با مهندسی مواد یا حتی در شاخه‌هایی از مهندسی مکانیک و عمران نیز استفاده می‌شوند.

جدول زیر برخی از قابلیت‌های اصلی آنها را نشان می‌دهد.

بسته نرم‌افزاری	پروانه^†	زبان برنامه‌نویسی	پایه‌ها	دوره‌^‡	مکانیک ملکولی	نیمه تجربی	روش هارتری-فاک	پساهارتری‌فوک	پیکربندی جندمرچعی برهمکنش‌ها	نظریه تابعی چگالی	جی پی یو
ABINIT	رایگان, گنو	فورترن	PW	3d	آری	نه	نه	نه	نه	آری	آری
ACES	رایگان, گنو	فورترن، سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	آری
ACE-Molecule	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	Grid, Lagrange function(Sinc)	Any^15	نه	آری	نه	آری	نه	آری	آری, کودا
AMPAC	دانشگاهی	ناشناخته	ناشناخته	ناشناخته	نه	آری	نه	نه	نه	نه	نه
ADF	تجاری	فورترن	STO	Any	آری	آری^4	آری	نه	نه	آری	آری
Atomistix ToolKit (ATK)	تجاری	سی پلاس‌پلاس، پایتون	NAO, EHT, PW	Any^9	آری	آری	نه	نه	نه	آری	نه
BigDFT	رایگان, گنو	فورترن	Wavelet	Any	آری	نه	آری	نه	نه	آری	آری
BrianQC	تجاری	سی پلاس‌پلاس، کودا	GTO	نه	آری	نه	آری	نه	نه	آری	آری
CADPAC	دانشگاهی	فورترن	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
CASINO (QMC)	دانشگاهی	فورترن ۲۰۰۳	GTO, PW, Spline, Grid, STO	Any	نه	نه	آری	آری	آری^18	نه	نه
CASTEP	دانشگاهی، تجاری	فورترن ۹۵, فورترن ۲۰۰۳	PW	3d	آری	نه	آری^5	نه	نه	آری	نه
CFOUR	دانشگاهی	فورترن، سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	نه	نه
COLUMBUS	دانشگاهی	فورترن	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	آری	نه	نه
CONQUEST	دانشگاهی	فورترن ۹۰	NAO, Spline	3d	آری	نه	آری^5	نه	نه	آری	نه
CP2K	رایگان, گنو	فورترن ۹۵	Hybrid GTO, PW	Any	آری	آری	آری	آری	نه	آری	آری, کودا and OpenCL
CPMD	دانشگاهی	فورترن	PW	3d	آری	نه	آری	نه	نه	آری	نه
CRYSTAL	دانشگاهی (UK), تجاری (IT)	فورترن	GTO	Any	آری	نه	آری	آری^10	نه	آری	نه
DACAPO	رایگان, گنو?^1	فورترن	PW	3d	آری	نه	نه	نه	نه	آری	نه
Dalton	رایگان, گنو ال‌جی‌پی‌ال	فورترن	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	آری	آری	نه
deMon2k	دانشگاهی، تجاری	فورترن	GTO	نه	آری	نه	نه	نه	نه	آری	نه
DFTB+	رایگان, گنو ال‌جی‌پی‌ال	فورترن، سی، پایتون	NAO, STO	Any	آری	آری	نه	نه	نه	نه	آری, MAGMA
DFT++ (succeeded by JDFTx)	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	PW, Wavelet	3d	آری	نه	نه	نه	نه	آری	نه
DIRAC	دانشگاهی	فورترن ۷۷, فورترن ۹۰, سی	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	آری	آری	نه
DMol3	تجاری	فورترن ۹۰	NAO	Any	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
ELK	رایگان, گنو	فورترن ۹۵	FP-LAPW	3d	نه	نه	آری	نه	نه	آری	نه
Empire	دانشگاهی، تجاری	فورترن	Minimal STO	Any	نه	آری	نه	نه	نه	نه	نه
EPW^6	رایگان, گنو	فورترن	PW	2d, 3d	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
ErgoSCF	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	نه	نه	آری	نه	نه	آری	نه
ERKALE	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	نه	نه	آری	نه	نه	آری	نه
Exabyte.io	Cloud, Free Tier	پایتون	PW	3d	Yes	ناشناخته	ناشناخته	ناشناخته	نه	Yes	Yes
EXCITING	رایگان, گنو	فورترن ۹۵	FP-LAPW	3d	نه	نه	آری	نه	نه	آری	نه
FLEUR	رایگان, MIT	فورترن ۹۵	FP-(L)APW+lo	1d, 2d, 3d	نه	نه	آری	آری	نه	آری	آری
FHI-aims	دانشگاهی، تجاری	فورترن	NAO	Any	آری	نه	آری	آری	نه	آری	آری
FPLO^13	تجاری	فورترن ۹۵, سی پلاس‌پلاس، Perl	LO+minimum-basis, NAO	Any	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
FreeON (formerly MondoSCF)	رایگان, گنو	فورترن ۹۵	GTO	Any	آری	نه	آری	آری	نه	آری	نه
Firefly (formerly PC GAMESS)	دانشگاهی	فورترن، سی، Assembly	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	آری^16	آری	آری
GAMESS (UK)	دانشگاهی (UK), تجاری	فورترن	GTO	نه	نه	آری	آری	آری	آری	آری	آری
GAMESS (US)	دانشگاهی	فورترن	GTO	نه	آری^2	آری	آری	آری	آری^16	آری	آری
گوسین (نرم‌افزار)	تجاری	فورترن	GTO	Any	آری	آری	آری	آری	نه	آری	آری
GPAW	رایگان, گنو	پایتون، سی	Grid, NAO, PW	Any	آری	نه	آری^5	نه	نه	آری	آری
HiLAPW	ناشناخته	ناشناخته	FLAPW	3d	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
HelFEM	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	Finite elements	نه	نه	نه	آری	نه	نه	آری	نه
HORTON	رایگان, گنو	پایتون، سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
HyperChem	تجاری	سی پلاس‌پلاس	STO, GTO	آری	آری	آری	آری	آری	نه	آری	نه
Jaguar	تجاری	فورترن، سی	GTO	نه	آری	نه^11	آری	آری	نه	آری	نه
JDFTx	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	PW	3d	نه	نه	آری	نه	نه	آری	آری, کودا
LOWDIN	دانشگاهی	فورترن ۹۵, ۰۳	GTO	نه	آری	نه	آری	آری	نه	آری	نه
MADNESS	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	Wavelet	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
Maple Quantum Chemistry Package	تجاری	میپل، سی، فورترن، پایتون	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
MISSTEP	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	PW	نه	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
MOLCAS	دانشگاهی، تجاری[۱] ^14	فورترن، سی، سی پلاس‌پلاس، پایتون، Perl	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	آری	آری	آری
OpenMOLCAS	رایگان,^14 گنو ال‌جی‌پی‌ال	فورترن، سی، سی پلاس‌پلاس، پایتون، Perl	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	آری	آری	آری
MolDS	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	STO, GTO	نه	نه	آری	نه	نه	نه	نه	نه
MOLGW	رایگان, گنو	فورترن	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
MOLPRO	تجاری	فورترن	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	آری^17	آری	آری
MONSTERGAUSS	رایگان	فورترن	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	نه	نه
MOPAC	دانشگاهی، تجاری	فورترن	Minimal GTO	Any	نه	آری	نه	نه	نه	نه	آری
MPQC	رایگان, گنو ال‌جی‌پی‌ال	سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
MRCC	دانشگاهی	فورترن	GTO	نه	آری	نه	آری	آری	آری	آری	نه
NRLMOL	ناشناخته	فورترن	GTO	نه	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
NTChem	ناشناخته	ناشناخته	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
NWChem	رایگان, ECL v2	فورترن ۷۷, سی	GTO, PW	Yes (PW), No (GTO)	آری	نه	آری	آری	نه	آری	آری, کودا
Octopus	رایگان, گنو	فورترن ۹۵, سی	Grid	Any	آری	نه	آری	نه	نه	آری	آری, کودا and OpenCL
ONETEP	دانشگاهی (UK), تجاری	فورترن	PW	3d	آری	نه	آری^5	نه	نه	آری	آری, کودا
OpenAtom	دانشگاهی	Charm++ (سی پلاس‌پلاس)	PW	3d	آری	نه	نه	نه	نه	آری	آری
OpenMX	رایگان, گنو	سی	NAO	3d	آری	نه	نه	نه	نه	آری	نه
ORCA	دانشگاهی، تجاری	سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	آری^19	آری	نه
phase0	رایگان, گنو		PW[۲]	ناشناخته			آری	نه	نه	آری	نه
PLATO	دانشگاهی	ناشناخته	NAO	Any	آری	نه	نه	نه	نه	آری	نه
PQS	تجاری	ناشناخته	ناشناخته	ناشناخته	آری	آری	آری	آری	نه	آری	نه
Priroda (see also [۱])	دانشگاهی	سی	GTO	نه	نه	آری	آری	آری	نه	آری	نه
PSI	رایگان, گنو	سی، سی پلاس‌پلاس، پایتون	GTO	نه	نه	نه	آری	آری	آری	آری	نه
PUPIL	رایگان, گنو	فورترن، سی	GTO, PW	Any	آری	آری	آری	آری	نه	آری	آری
PWmat	تجاری	فورترن	PW	3d	آری	نه	آری	آری	نه	آری	آری
PWscf ^6	رایگان, گنو	فورترن	PW	3d	نه	نه	آری	نه	نه	آری	نه
PyQuante	رایگان, بی اس دی	پایتون	GTO	نه	نه	آری	آری	آری	نه	آری	نه
PySCF	رایگان, بی اس دی	پایتون	GTO	آری	نه	نه	آری	آری	نه	آری	نه
Qbox	رایگان, گنو	سی پلاس‌پلاس	PW	3d	آری	نه	آری	نه	نه	آری	نه
Q-Chem	دانشگاهی، تجاری	فورترن، سی، سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	نه	آری	آری
QMCPACK (QMC)	رایگان, U. Illinois Open Source	سی پلاس‌پلاس	GTO, PW, Spline, Grid, STO	Any	نه	نه	آری	آری	آری^18	نه	آری, کودا
Quantemol-N	دانشگاهی، تجاری	فورترن	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	نه	نه	نه
QSite	ناشناخته	ناشناخته	GTO	نه	آری	نه^11	آری	آری	نه	آری	نه
Quantum ESPRESSO	رایگان, گنو	فورترن	PW	3d	آری	نه	آری	نه	نه	آری	آری, کودا
RMG	رایگان, گنو	سی، سی پلاس‌پلاس	Grid	Any	آری	نه	نه	نه	نه	آری	آری, کودا
RSPt	دانشگاهی	فورترن، سی	FP-LMTO	3d	نه	نه	نه	نه	نه	آری	آری
SAMSON	رایگان	سی پلاس‌پلاس، پایتون	Multiple	نه	آری	آری	نه	نه	نه	آری	نه
Scigress	تجاری	سی پلاس‌پلاس، سی، جاوا، فورترن	GTO	آری	آری	آری	نه	نه	نه	آری	نه
Siam Quantum	رایگان, گنو	سی	GTO	نه	آری	نه	آری	آری	نه	آری	نه
SIESTA	رایگان, گنو	فورترن	NAO	3d^12	آری	نه	نه	نه	نه	آری	نه
Spartan	تجاری	فورترن، سی، سی پلاس‌پلاس	GTO	نه	آری	آری	آری	آری	نه	آری	نه
SPHInX	رایگان, مجوز آپاچی	سی پلاس‌پلاس	PW	3d	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
TB-LMTO	دانشگاهی	فورترن	LMTO	3d	نه	نه	نه	نه	نه	آری	نه
TeraChem ^8	تجاری	سی، کودا	GTO	نه	آری	نه	آری	آری	نه	آری	آری
TURBOMOLE	تجاری	فورترن	GTO	آری	آری	آری	آری	آری	نه	آری	نه
VASP	دانشگاهی (AT), تجاری	فورترن	PW	3d	آری	نه	آری	آری	نه	آری	آری
WIEN2k	تجاری	فورترن، سی	FP-(L)APW+lo	3d	آری	نه	آری	نه	نه	آری	نه
xtb	دانشگاهی	فورترن	Minimal GTO	3d	نه	آری	نه	نه	نه	نه	نه
YAMBO code	رایگان, گنو	فورترن	PW	3d	نه	نه	آری	آری	نه	نه	نه
بسته نرم‌افزاری	پروانه^†	زبان برنامه‌نویسی	پایه‌ها	دوره‌^‡	مکانیک ملکولی	نیمه تجربی	روش هارتری-فاک	پساهارتری‌فوک	پیکربندی جندمرچعی برهمکنش‌ها	نظریه تابعی چگالی	جی پی یو

بسته‌های پردازش ثانویه در شیمی کوانتومی و فیزیک حالت جامد

بسته بندی	مجوز ^†	زبان	ورودی	چه چیزی را محاسبه می‌کند
wannier90	رایگان, گنو	فورترن	رابط با برخی از بسته‌های DFT	توابع وانییر بیشینه جایگزیده، چگالی حالات، فاز بری، ترابرد الکترونی

پانویسها و منابع

^Academ "دانشگاهی": در صورت درخواست مجوز علمی (بدون هزینه) امکان‌پذیر است. "تجاری": توزیع تجاری.

^‡ پشتیبانی از سیستم‌های دوره ای (کریستال‌های ۳ بعدی، صفحات ۲ بعدی، ساختارهای یک بعدی و مولکول‌های تکی): کدهای سه بعدی دوره ای امکان شبیه‌سازی با ابعاد کمتر در یک سلول بزرگ را دارند. در اینجا مشخصه دورهٔ کمتر دز شبیه‌سازی مد نظر است.

¹ پروژه CAMPOS (که شامل Dacapo است) اعلام می‌کند که کلیه کدها GPL است. توزیع Dacapo حاوی مجوز نیست.

² QuanPol طیف سنجی و یکپارچه است (HF, MCSCF, GVB, MP2، DFT, TDDFT, CHARMM, AMBER, OPLSAA) QM / MM بسته‌بندی شده در GAMESS-US.^[۳]

³ از طریق Ascalaph

⁴ از طریق رابط به MOPAC

⁵ با استفاده از نظریه تابعی چگال مبادله‌ای دقیق

⁶ با Quantum ESPRESSO توزیع شده‌است

⁷ سرویس وب تلفیق MPQC.

⁸ TeraChem اولین نرم‌افزار شیمی کوانتومی که به‌طور کامل بر پایه پردازنده گرافیکی است.

⁹ Atomistix ToolKit همچنین حاوی محاسبات ترابرد با پایه محدود NEGF با شرایط مرزی باز است.

¹⁰ از طریق برنامه CRYSCOR بایگانی‌شده در ۲۶ دسامبر ۲۰۱۹ توسط Wayback Machine.

¹¹ با این حال، موجود در مجموعه Schrödinger.

¹² SIESTA همچنین حاوی محاسبات ترابرد الکترونی پایه محدود NEGF با شرایط مرزی باز با استفاده از TranSIESTA است.

¹³ FPLO محاسبات تمام نسبیتی دارد.

¹⁴ در سپتامبر ۲۰۱۷، بخش بزرگی از MOLCAS تحت LGPL منتشر شد.

¹⁵ فقط نقطه گاما.

¹⁶ پشتیبانی از محاسبات MRCI فقط در انواع FOCI (مرتبه اول CI) و SOCI (مرتبه دوم CI).

¹⁷ محاسبات MRCI را فقط به صورت‌های داخلی انجام می‌دهد (دو نوع ممکن است).

¹⁸ پشتیبانی از محاسبات از نوع MRCI اگرچه به‌طور کلی انتخاب شده‌است.

¹⁹ هر دو MRCI کامل، بدون انعطاف‌پذیری را پشتیبانی می‌کند و MRCI را با استفاده از دو طرح انقباضی منعقد می‌کند.

نرم‌افزارهای دیگر

• AIMPRO
• Ascalaph Designer
• Pwpaw, Atompaw
• Deneb
• Fireball
• FSatom
• MAPS
• Newton-X
• NRLMOL
• ParaGauss بایگانی‌شده در ۳ مارس ۲۰۱۶ توسط Wayback Machine
• PARATEC
• PARSEC
• Petot
• QMCPACK
• Socorro
• S/PHI/nX
• SPR-KKR

جستارهای وابسته

• نرم‌افزارهای محاسبات شبیه‌سازی مولکولی مونت کارلو
• نرم‌اقزارهای مقایسه‌گر در شبیه‌سازهای مکانیک ملکولی
• نرم‌افزارهای طراحی ساختارهای ملکولی
• ویرایشگرهای ملکولی
• شبیه‌سازی ملکولی روی پردازشگر گرافیکی
• لیست نرم‌افزارهای شبیه‌سازی ساختارهای نانو
• روش‌های شیمی کوانتومی نیمه تجربی
• روش‌های شیمی محاسباتی در فیزیک حالت جامد، با شرایط مرزی دوره‌ای
• نرم‌افزارهای ظرفیت پیوندی
• دینامیک ملکولی کارل پارینلو

منابع

1. "Order MOLCAS".
2. Kaneko, Tomoaki; Tajima, Nobuo; Yamasaki, Takahiro; Nara, Jun; Schimizu, Tatsuo; Kato, Koichi; Ohno, Takahisa (2018). "Hybrid density functional analysis of distribution of carbon-related defect levels at 4H-SiC(0001)/SiO2 interface". Applied Physics Express. 11 (1): 011302. Bibcode:2018APExp..11a1302K. doi:10.7567/APEX.11.011302. ISSN 1882-0778.
3. Change History of GAMESS

خواندن بیشتر

• Young, David (2001). Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real World Problems. New York: John Wiley & Sons. pp. 322–359. ISBN 978-0-471-33368-5.
• "NVIDIA GPU Applications". NVIDIA. Retrieved 9 July 2014.
• "Major codes in electronic-structure theory, quantum chemistry, and molecular-dynamics - Nomad repository". NOMAD. Retrieved 19 November 2017.