Q-Chem能够高度精确的给出分子在不同构型下的能量,帮助我们找到分子局部的能量极小值以获得稳定的分子结构。还可以根据分子的构象进行势能面扫描。
下图给出了采用Q-Chem计算的di-Peptoid 在不同构象下的能量变化。研究者可以通过拟合分子能量和构象的关系构建势能面或分子力场。
Q-Chem采用Hartree-Fork,基于各种泛函的DFT方法和高精度的电子相关方法,多体微扰的MPn与Coupled-cluster理论来计算分子间的相互作用,并可以非常便捷的进行BSSE矫正。此外,Q-Chem还可以基于ALMO方法将分子之间的相互作用能进行分解。
Q-Chem是业界公认的研究化学反应的有力工具。Q-Chem支持多种过渡态搜索的方法,并可进一步对反应路径进行分析和优化。得益于Q-Chem软件的高效率,研究者可以快速方便的研究各种化学反应相关问题。
除了研究基态的化学性质外,Q-Chem还支持激发态结构的能量计算和优化,新版本的Q-Chem还加入了M11等最新的泛函并支持EOM-CCSD方法。Q-Chem可以计算各种光谱性质,包括:IR, Raman,紫外-可见,VCD,ECD等。右边的图片就是采用Q-Chem计算的DNA氘化碱基对的红外谱。
Q-Chem支持多种线性标度的量子化学计算方法,包括:傅立叶变换库仑方法,线性标度HF交换方法,基于格点的线性标度积分等。
在下图所示的工作中,研究者采用Q-Chem软件中线性标度的GIAO-HF方法完成了含有1000多个原子体系的NMR化学位移计算。
Q-Chem支持ONIOM计算并自带了与分子动力学模拟软件CHARMM的程序接口。可以非常方便的进行QM/MM计算。
下图所示的研究工作采用Q-Chem和CHARMM软件考察了钙和镁离子在蛋白磷酸化酶中的作用机理。