Chemcraft 量子化学计算的图形软件首页

Chemcraft包含一组便于量子化计算的图形工具。它提供了方便的实用程序，有助于准备新的工作来计算和分析计算结果。其主要功能是对量子化学包生成的输出文件的可视化。主要支持的软件包是Gamess（美国版本和PCGamess）和Gaussian94-09。

Chemcraft界面

Chemcraft对于Gamess用户

Chemcraft给Gamess-US输出文件提供了非常详细的可视化。文件中的下列数据可以以图形方式呈现：

原子坐标（对应于所有或对称的原子，如果在文件中呈现对应的表）；

如果文件中给出了键阶分析，文件中的结合物显示在图像上（否则通过距离算法计算结合物）；

能量梯度可以以指针的形式显示（图2）；

不同的原子属性可以以标签的形式显示：Mulliken种群和电荷、自旋密度、价态；

键序（以标签的形式显示在结合物上）；

分子轨道可视为等值面或彩色平面；

振动模式可以动画或以指针的形式（位移矢量）显示；

偶极矩可视为指针；

MO能量可以以数字形式显示。

Chemcraft提供了输出文件以结构化的形式呈现。被读取的文件被分成单独的元素，例如单独的几何形状或振动模式。对于每个元素，从文件中提取所有可用数据：原子坐标、能量梯度等。所有元素都呈现在分层列表中（图1）。单击列表中的元素自动显示图像上的单独几何或模式，并允许显示不同的属性。该接口提供了计算数据的可靠可视化，包括非标准类型的计算、不完整的计算等。它还允许具有多个计算任务的复杂文件被可视化。对于能量扫描或IRC计算，通过扫描/IRC步骤将所有几何结构分成组。除了图形的数据表示之外，Chemcraft概述了输出文件的最基本部分，并为文件的每个元素显示了一个简短的“摘要”。

2. 能量梯度可视化实例

Chemcraft从Gamess-US输出文件中提取分子轨道系数和基组信息，以等密度面的形式呈现分子轨道或由密度值着色的表面（平面、球体）（参加图3）。Chemcraft提供用轨道执行操作的一些可能性（例如将一个轨道乘以另一个轨道）。创建轨道的公式取自GAMESS-US分发的PLTROB程序的源代码。用密度值计算立方体能被很好地优化。注意，如果文件中有多个分子轨道系数表，Chemcraft可以提取它们中的每一个并允许它们被渲染（例如，在MCSCF计算中，可以显示规范或自然轨道）。除了轨道的可视化，Chemcraft还提供了一个简单实用的工具，用于自动确定原子轨道形成每个分子轨道，这对分析轨道很有用。

3.分子轨道可视化的例子

Chemcraft支持一个接口，用于快速创建具有非标准基组的GAMES-US输入文件的部分（图4）。从它们的描述中提取基集，可以在PNNL的网页上获得

(http://www.emsl.pnl.gov/forms/basisform.html)。她们还可以由用户指定gaussians来补充。

4.基础集创建窗体

Chemcraft对于Gaussian用户

我们建议在Gaussian输入文件中输入#P GFINPUT POP(FULL, NBO)，以通过Chemcraft实现Gaussian输入文件的可视化。#P选项支持扩展打印输出；GFINPUT选项允许打印基组信息（基组中的基元的描述），而POP(FULL)可打印所有分子轨道系数(POP(REGULAR)也可以使用)。后两个关键词允许Chemcraft可视化分子轨道。POP（NBO）实现了自然键轨道分析的打印输出，其中计算了分子中的键。所有这些关键词都是可取的，但不是必需的。至于GAMES文件，可以从文件中看到不同的数据：原子核上的能量（能量梯度）、原子电荷、自旋密度和其他原子属性、NBO键属性（使用量、能量）、正常模式、分子轨道（Cartesian（6d等）或internal（5d）函数都可以被可视化），MO能量。从文件中读取标准或输入/ Z矩阵方向上的坐标并显示在图像上（这是为了正确地可视原子核上的能量所必需的，因为它们通常以不同于其他属性的排列方向打印）。对于能量表面扫描和IRC作业，所有几何形状按扫描步骤分组。对于每一个几何或振动模式，最基本的数据概述并以“摘要”的形式显示（SCF能量，收敛标准等）。Chemcraft读取多步骤Gaussian作业，然后呈现为几个扩展节点的列表，每个节点表示文件中的单个作业。除了Gaussian输出文件外，Chemcraft还可以读取Formatted Checkpoint文件（.fch）, 从文件中提取分子结构和轨道。对于分子轨道和其他性质的可视化，Gaussian立方体文件也可以读取。

Chemcraft从NMR计算（GIAO,CSGT）的Gaussian日志文件中读取各向同性屏蔽值。提供了一种简单的工具，用于将它们重新描述成化学位移和在指定原子组内的平均值。

Chemcraft对于ADF用户

Chemcraft读取ADF输出文件、ASCII TAPE21文件和ASCII TAPE41文件。目前，ADF输出文件的可视化不如GAMESS或Gaussian文件的可视化那样全面：提供了能量的提取、偶极矩的可视化和一些原子性质，但没有分子轨道可视化等。

与其他格式一起工作

除了Gamess-US, Gaussian 和ADF文件，Chemcraft可以读取NWChem、Jaguar、Oraca、Dalton、GAMESE-UK、Turbomole、MMOPRO和QChem输出文件、HyperChem文件、MSI或PDB格式的文件（这些格式未被全面支持）和MolDraw and Priroda程序格式、NBO格式（.31-.40文件）、Molden文件、MFJ、SDF和Tinker、Crystal文件、VASP和Shellx文件、晶体学CIF文件和简单的文本文件与原子的Cartesian坐标。Chemcraft提供了一个通过剪贴板导入/导出文本格式的原子坐标的接口，这有助于使用任何类型的计算数据。将原子坐标导出到剪贴板中对于快速创建输入文件也是有用的。Chemcraft包含一个分数坐标转换的功能，用于晶体学测量和Cartesian，反之亦然，用于单元参数（a,b,c等）。

构建分子

Chencraft支持一组用于构造分子结构的工具，这些工具可用于准备计算或其他目的的初始猜测：

从标准分子片段（自由基等）中构建分子，提供了通过自定义剪贴板来补充该片段集并通过剪贴板复制/粘贴单个片段的可能性；

修改分子中的任何几何参数（距离、角度、二面角）。该修饰可以伴随着一个原子、两个原子或选定的原子群的位移；

用鼠标在分子图像上拖曳原子或碎片或旋转碎片的可能性（图5）；

应用任意几何参数集合的迭代算法（图6）；

一种易于使用的实用程序，用于将点群应用于分子（图8）。

5. “拖曳”原子或沿键旋转碎片的例子

当“拖动”原子或执行其他结构修改时，任何几何参数都可以控制在图像上（见图5）。Chemcraft的界面允许人们轻松地改变任何原子的类型或插入/移除一个键。Chemcraft提供了快速获取Z矩阵的实用工具。Z矩阵是通过点击分子中的原子并指定一些附加信息来建立的（图7）。在使用这个工具之前，首先应该在Cartesian坐标中获得分子的结构。所有用于构建分子的上述工具都可用于此目的。

6. 应用一组指定的几何参数 7. Z矩阵的可视化构造

Chemcraft可以调节分子中的原子坐标以应用特定的对称性（图8）。这个工具在研究中非常有用，因为对称分子比非对称分子计算得更快。

8. 对称点群的应用

分子结构合并Chemcraft支持一组用于构造分子结构的工具，这些工具可用于准备计算或其他目的的初始猜测。

9.合并多个结构

在使用该实用程序之前，应该选择几个原子以更大程度地彼此靠近（图9这些原子标记为白色）。除了这个特性，Chemcraft还可以计算两个分子之间的均方根差值。

分子绘制的可能性

Chemcraft生成高质量的32位分子图像。它被设计成一个用于创建发布就绪图像的程序，不需要任何额外的修改。图片可以很容易地在原子/键和附加对象，如标签和线条。Chemcraft包含一个标准显示方案的集合。每个方案代表一组定义分子外观的参数：照明参数、单个原子和键的颜色和大小等。图10说明了四种集合方案。Chemcraft允许用户更改单个方案的参数，或者将自己的方案添加到集合中。Chemcraft的图形引擎不需要任何图形加速或额外的图形库。被很好的优化并提供，并提供高渲染速度，即使在过时的电脑。

10. 绘制具有不同显示方案和不同标签样式的分子的例子

创建动画效果

Chemcraft的Windows版本可以保存多个位图文件或动画GIF文件形式的分子动画图片。下面的动画类型提供：分子旋转的动画、振动频率和PES扫描的动画。

系统需求

Chemcraft适用于Windows和Linux系统。