【Q-Chem】量子化学計算の統合パッケージ

製品概要

Q-Chem は、分子の構造、反応性、振動、電子および NMR スペクトルを正確に予測するための非経験的 (ab initio) 量子化学計算の統合パッケージです。ラップトップまたはデスクトップ、クラスター、またはスーパーコンピューターセンター上の Linux、macOS または Windows で実行することができます。

量子化学の最先端を行く研究者たちによって開発が続けられており、特に密度汎関数理論（DFT）の高速アルゴリズムや、励起状態の計算において非常に高い評価を得ています。

主な特徴と機能

幅広い計算手法のサポート
- DFT（密度汎関数理論）： LDA、GGA、メタGGA、ハイブリッド、ダブルハイブリッドなど、最新の汎関数を網羅。
- ポストHF法： 結合クラスタ法（CC）、高精度な相関エネルギー計算が可能です。
- 励起状態解析： TD-DFT、EOM-CC、ADC法などを用い、UV-VisやX線分光などの予測に対応。
高速・効率的なアルゴリズム
- 電子積分やDFT計算において高度に最適化されたアルゴリズムを採用しており、大規模な分子系でも高速な演算が可能です。
優れた操作性と可視化ツール
- IQmol（無料）： Q-Chem専用の強力なGUIツール。分子モデリング、入力ファイルの作成、計算ジョブの投入、結果の可視化をシームレスに行えます。
多様な解析項目
- 分子構造の最適化、遷移状態探索、固有反応座標（IRC）追跡。
- 溶媒効果（分極連続体モデルなど）の考慮。
- 分子間相互作用エネルギーの解析（EDA）。

機能一覧

密度汎関数理論

LDA、GGA、メタ GGA、GGA とメタ GGA のハイブリッド、Range-Separated ハイブリッド、ダブルハイブリッド汎関数をサポートしています。基底状態および時間依存 DFT による励起状態について、一点エネルギー、構造最適化、振動計算、その他多くの特性を評価することができます。

電子相関

Møller-Plesset 摂動論や結合クラスター法 (Coupled-Cluster Methods) など、電子相関効果を扱うための最新ツールが用意されています。強い相関のある系に対しては CASSCF、結合クラスター価電子結合 (CCVB)、Selected CI、RAS-CI、Spin-Flip、V2-RDM 法などの特殊な手法が使用できます。

励起状態法

CIS、TD-DFT、NOCI、EOM-CC、ADC といったさまざまな電子励起状態の研究手法が使用できます。これらの手法はさまざまな電子状態をカバーしており、分光学的特徴、電荷とエネルギーの移動、および非断熱ダイナミクスのシミュレーションを可能にします。さらに、波動関数解析モジュールを使用することで、励起状態に関するより深い洞察を得ることができます。

溶媒和と埋め込み

SM8、COSMO、C-PCM などの陰溶媒モデルから、陽溶媒効果を取り扱う有効フラグメントポテンシャル法 (EFP) まで、さまざまな溶媒和系のモデリングソリューションを提供します。さらに、QM/MM や密度埋め込みなどのさまざまな埋め込み手法や、CHARMM および GROMACS へのインターフェースが用意されています。 Q-Chem には、SM8、C-PCM、COSMO などの陰溶媒和モデルや、陽溶媒和モデルが付属しています。さらに、QM/MM 機能、複数の密度埋め込み法、および一般的なパッケージである CHARMM と GROMACS へのインターフェースも提供します。複雑な環境にある生体分子を研究している場合や、極性溶媒を使用したときに、なぜその反応がより有利になるのかを知りたいといった場合に、Q-Chem が役立ちます。

分光モデリング

さまざまな種類のスペクトルをモデリングするためのツールを利用できます。IR およびラマン分光法、UV-vis 分光法、X 線分光法、光電子分光法、NMR 分光法、非線形分光法 (2 光子吸収法など) を使用することができます。分光学的特徴は、TDDFT から EOM-CC や ADC 法まで、多くの異なるレベルの理論を用いて研究することができます。

Q-Chem には、さまざまな種類のスペクトルをシミュレーションするためのツールがあります。

分子間相互作用

ALMO に基づく EDA により、全相互作用エネルギーを物理的に意味のある項に分解し、分子間および結合間相互作用の本質を明らかにすることができます。また、対称性適応摂動論 (SAPT) およびその拡張多体系版 (XSAPT) による分子間相互作用の計算と解析も可能です。

化学反応

幾何学的最適化、ポテンシャルエネルギー曲面スキャン、遷移状態探索、固有反応座標追跡などの手法を提供し、化学反応性、熱化学、化学反応速度論の研究に理想的なツールです。

ポテンシャルエネルギー曲面 (PES) スキャン

緩和および非緩和 PES スキャン
1 つまたは 2 つの独立した幾何学的変数に対するスキャンをサポート
拘束 PES は、典型的な SN2 遷移状態などの探索を支援するために使用可能

分子動力学法

NVE および NVT サーマルサンプリングを含む第一原理分子動力学 (AIMD: ab initio molecular dynamics) と、準古典的分子動力学 (QMD: quasi-classical molecular dynamics) を実行することができます。これらのアプローチにより、振動スペクトルや第一原理経路積分を生成することができます。また、非断熱系を効果的に扱うための Tully の最少スイッチ表面ホッピング (FSSH) アプローチも実装されています。

Ab Initio 分子動力学法 (AIMD)

NVE アンサンブル (デフォルト)
NVT アンサンブル
- Langevin サーモスタット
- Nosé-Hoover サーモスタット
振動スペクトル
準古典的分子動力学 (QMD)
最少スイッチ表面ホッピング (FSSH)
Ab Initio 経路積分法

Q-Cloud：クラウドで Q-Chem を実行

Q-Cloud では、Amazon Web Services を通じてクラウド上で Q-Chem の計算を実行することができます。事前に構築されたイメージと使いやすいコマンドラインインターフェイスを提供しているため、すぐに計算を開始することができます。

IQmol：Q-Chem 用グラフィカルユーザーインターフェース

IQmol は、オープンソースのフリーな分子エディタおよび可視化パッケージです。分子エディタ、表面生成 (軌道、密度)、アニメーション (振動モード、反応経路) など、さまざまな機能を提供します。IQmol を使用してサーバー上で小規模の Q-Chem の計算を無料で実行したり、IQmol と Q-Chem のローカルインストールをインターフェースで接続することができます。

動作環境

OS：x86 64 ビットシステム (Intel、AMD) 上で動作する Linux、macOS、Windows

Linux 最新の Linux ディストリビューション：RHEL, CentOS, SuSE, Debian, Ubuntu, …
macOS El Capitan (10.11) 以降 Monterey (12.x), Ventura (13.x), Sonoma (14.x), Sequoia (15.x) を含む Intel チップ搭載の macOS は、Q-Chem 6.3 以降のバージョンではサポートされません。
Windows (64-bit) Windows 8, 10, 11

メモリ：2 GB (CPU コアあたり) HDD：1.4 GB (インストール時) ＋スクラッチディスク

インストール時に収集されるライセンスデータ (マシン固有) を Q-Chem 社にメール送信し、　ライセンスキーを発行・入手する必要があります。

ライセンス

ライセンスタイプ

1. Single Research Group ライセンス

1 つの研究グループ内でのみ使用可能。研究責任者 1 名とそのグループメンバーを対象とします。

Single Seat： 32 コアのノードロックライセンス。32 コア以下のマシン 1 台にインストール可能。
Cluster： 256 コアのノードロックライセンス。OS 問わず、複数のマシンにインストール可能。マシンの合計コア数は最大 256 コアまで。
Unlimited：コア数無制限。ノードロックおよび FlexNet ライセンスキーを提供。

Q-Chem ライセンスのコア数は、Q-Chem がインストールされるワークステーションまたはクラスタの CPU コア数以上をご指定ください。

2. Multiple Research Group ライセンス

異なる部門または 1 つの部門から最大 3 つの関連グループで使用可能。コア数無制限で、ノードロックライセンスと FlexNet ライセンスの両方が利用できます。

3. Site ライセンス

1 つのサイトまたはキャンパス内のすべての研究グループを対象とします。

QMP (Q-Chem Membership Program)

Q-Chem は毎年新しいバージョンをリリースしています。ライセンスご購入時に QMP にご加入いただくと、QMP 期間内にリリースされる最新バージョンが提供されます。QMP は後から加入することはできません。 QMP に加入されていない場合は、アップグレードのご購入により最新バージョンをご利用いただけます。

1. QMP 年間

年間契約有償保守サービス (1 年間)。QMP 期間内にリリースされる最新バージョンが提供されます。

2. Generational QMP

バージョン固定有償保守サービス。バージョン 7 終了時までの全アップグレードが提供されます (例：バージョン 7.0 ～ 7.4)。デモ版の有効期間は 2 ヶ月です。製品版と同じ機能をご利用いただけます。

デモ版お申込みはこちらまで

製品価格

製品価格は、弊社広域システム営業部までお問合せください。

製品補足情報欄に、ご希望のライセンスタイプ (Single Research Group / Multiple Research Group / Site) をご記入ください。
Single Research Group ライセンスをご希望の場合はコア数 (Single Seat / Cluster / Unlimited) もご指定ください。

アップグレードのお見積もりをご希望の場合は、現在お持ちの製品名、バージョン、シリアル (Order number) を必ずご記入ください。Q-Chem 6.4 へアップグレード可能なバージョンは 6.0, 6.1, 6.2, 6.3 です。 5.4 以前のバージョンをお持ちの場合は、新規でのご購入となります。

サポート

マニュアル

Q-Chem User’s Manual (開発元：英語)