DebiChem Molecular Dynamics packages

Adun er en biomolekulær simulator, som også inkluderer datahåndtering og analysemuligheder. Programmet blev udviklet ved Computational Biophysics and Biochemistry Laboratory, en del af Research Unit on Biomedical Informatics of the UPF.

Denne pakke indeholder UL, den grafiske brugerflade for Adun.

CP2K er et program til at udføre simuleringer af faststof-, fluid-, molekyl- samt biologiske systemer. Det er specielt rettet mod massivt parallelle og lineært skalerende elektronstrukturmetoder og simulationer med moderne ab-initio-molekylærdynamik (AIMD).

CP2K er optimeret til den blandede Gaussfunktions- og planbølgemetode (GPW) baseret på pseudopotentialer, men er også stand til at køre fuldelektron- eller rene planbølge-/Gaussfunktionsberegninger. Inkluderede funktioner:

Ab-initio elektronstrukturmetoder med QUICKSTEP-modulet:

• Energier og kræfter fra tæthedsfunktionalteori (DFT)
• Energier og kræfter fra Hartree-Fock (HF)
• Energier og kræfter fra andenordens perturbationsteori med Møller-Plesset (MP2)
• Energier med random phase approximation (RPA)
• Periodiske eller uperiodiske (gasfase) grænsebetingelser
• Basissæt omfatter flere standardtyper af Gaussorbitaler (GTO'er), pseudopotentialer med planbølger, »augmented« planbølger (APW) og en blandet Gaussmetode plus (»augmented«) planbølgemetode (GPW / GAPW)
• Normkonserverende, separable Goedecker-Teter-Hutter-pseudopotentialer (GTJH) og pseudopotentialer med ikke-lineære kernekorrektioner (NLCC), eller fuldelektronberegninger
• Lokaltæthedsapproksimationen (LDA) for XC inklusive SVWN3, SVWN5, PW92 og PADE
• Gradientkorrigerede (GGA) XC-funktionaler inklusive BLYP, BP86, PW91, PBE og HCTH120 såvel som meta-GGA-funktionalet TPSS
• Hybrid-XC-funktionaler med eksakt Hartree-Fockudveksling (HFX) inklusive B3LYP, PBE0 og MCY3
• Dobbelthybridfunktionaler inklusive B2PLYP og B2GPPLYP
• Yderligere XC-funktionaler med LibXC
• Dispersionskorrektioner via parpotentialmodellerne DFT-D2 og DFT-D3
• Ikke-lokale van der Waals-korrektioner for XC-funktionaler inklusive B88-vdW, PBE-vdW og B97X-D
• DFT+U-korrektion (Hubbard)
• Tæthedsfit for DFT via Blöchl eller tæthedsafledte atomare punktladninger (DDAPC) og HFX via »auxiliary density matrix methods« (ADMM) og for MP2/RPA via Resolution-of-identity (RI)
• Tynde (»sparse«) matrixrepræsentationer og prescreeningteknikker for lineært skalerende udregning af Kohn-Sham-matrixelementer (KS)
• Orbitaltransformation (OT) eller direkte inversion af det iterative underrum (DIIS) til selvkonsistent minimering (SCF)
• Local Resolution-of-Identity Projector Augmented Wave-metode (LRIGPW)
• Energier med absolut lokaliseret molekylorbital-SCF (ALMO-SCF) til lineært skalerende molekylsystemer
• Exciterede tilstande via tidsafhængig tæthedsfunktionalperturbationsteori (TDDFPT)

Ab-initio-molekylærdynamik:

• Born-Oppenheimer-molekylærdynamik (BOMD)
• Ehrenfest-molekylærdynamik (EMD)
• PS-ekstrapolation af begyndelsesbølgefunktion
• Tidsreversibel altid stabil predictor-corrector-integrator (ASPC)
• Approksimativ Car-Parrinello-agtig Born-Oppenheimer-molekylærdynamik med Langevin (Andengenerations Car-Parrinello-molekylærdynamik (SGCP))

Blandede kvante-/klassiske simulationer (QM/MM):

• Multigrid-metoder til evaluering af Coulombvekselvirkninger mellem kvante- og klassiske dele
• Håndtering af periodiske grænsebetingelser ved hjælp af lineært skalerende elektrostatisk kobling
• Adaptiv QM/MM

Yderligere funktioner omfatter:

• Enkeltpunktsenergier, geometrioptimeringer og frekvensberegninger
• Adskillige algoritmer til nudged elastic band (NEB) til beregning af minimumenergivej (B-NEB, IT-NEB, CI-NEB, D-NEB)
• Global optimering af geometrier.
• Solvation via Self-Consistent Continuum Solvation-modellen (SCCS)
• Semiempiriske beregninger med parametriseringerne AM1, RM1, PM3, MNDO, MNDO-d, PNNL og PM6, tight-binding med tæthedsfunktionalteori (DFTB) og tight-binding med selfkonsistent polarisering (SCP-TB) med valgfri periodicitet
• Klassiske molekylærdynamiksimulationer (MD) i det mikrokanoniske ensemble (NVE) eller kanoniske ensemble (NVT) med Nose-Hoover og kanonisk sampling gennem termostater der omskalerer hastigheder (CSVR)
• Metadynamik inklusive veltempereret metadynamik til fri energi-beregninger
• Klassiske kraftfeltsimuleringer (MM)
• Monte Carlo-simuleringer med Kohn-Sham-DFT
• Statiske (f.eks. spektra) og dynamiske (f.eks. diffusion) egenskaber
• ATOM-koden til at generere pseudopotentialer
• Integreret optimering af molekylære basissæt

CP2K implementerer ikke konventionel Car-Parinello-molekylærdynamik (CPMD).

CPPTRAJ er et program designet til at bearbejde og analysere molekylære og dynamiske baner samt relevante datasæt udledt fra deres analyse. CPPTRAJ understøtter mange populære MD-programpakker inklusive amber, CHARMM; Gromacs og NAMD.

GROMACS er en alsidig pakke til at udføre molekyldynamik med, dvs. simulere Newtons bevægelsesligninger for systemer med hundrede til millioner partikler.

GROMACS er primært designet til biokemiske molekyler såsom proteiner og lipider, som har en masse komplicerede bindingsvekselvirkninger, men da GROMACS er ekstremt hurtig til at beregne ikke-bindingsvekselvirkninger (som plejer at dominere simuleringer), anvender mange grupper det også til forskning inden for ikke-biologiske systemer, f.eks. polymerer.

Denne pakke indeholder varianter både for afvikling på en enkelt maskine og via MPI-grænsefladen på tværs af flere maskiner.

LAMMPS er en klassisk molekylær dynamisk kode, og et akronym for Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator.

LAMMPS har potentiale for bløde materialer (biomolekyler, polymerer) og faste materialer (metaller, semikonduktører) og grovkornede eller mesoskopiske systemer. Programmet kan bruges til at opbygge atomer eller, mere generisk, som en parallel partikelsimulator på skalaerne atomar, meso eller kontinuum.

LAMMpS kører på enkelte processorer eller parallelt via teknikker for beskedfortolkning og en delvis-dekomponering af simuleringsdomænet. Koden er designet til at være nemt at ændre eller udvide med ny funktionalitet.

ParmEd er en pakke designet til at facilitere oprettelse og nem manipulering af molekylære systemer, der er fuldt beskrevet af et fælles klassisk kraftfelt. Understøttede kraftfelter inkluderer Amber, CHARMM, AMOEBA og flere andre, der deler en lignende funktionel form (f.eks., GROMOS).

ParmEd kan læse og skrive til en bred vifte af forskellige filformater, såsom Ambers topologi- og koordinatfiler, CHARMM PSF, parametre, topologi og koordinatfiler, Tinker-parametre samt mange andre. Den udtryksfulde centrale datastruktur (klassen »Structure«) gør det nemt hurtigt og sikkeret at manipulere et kemisk system, dets underliggende topologi og fremtvinge feltparametre beskrivende dets potentielle energifunktion.

Der er to dele af ParmEd - en dokumenteret API man kan indarbejde i sine Pythonskripter og programmer, og et GUI/CLI-par for programmer der tilbyder en måde hurtigt at udføre diverse ændringer til kemiske systemer for hurtig prototyper.

API'en tilbyder også bindinger til OpenMM-biblioteket, der tillader at udføre fulde molekylære dynamiske undersøgelser via ParmEd på højtydende udstyr, såsom AMD- og NVidia-GPU'er.

ProDy er en fri Pythonpakke for proteinstruktur, dynamikker og sekvensanalyse. Tillader komparativ analyse og modelopbygning af proteinstrukturelle dynamikker og sekvens co-evolution. Hurtig og fleksibel ProDy-API er for interaktiv brug samt som programudvikling. ProDy har også flere analyseprogrammer og en grafisk brugerflade for visuel analyse.

Versatile Object-Oriented Toolkit for Coarse-Graining Applications (VOTCA) er en modelleringspakke for analyse af molekylære dynamiske data, udviklingen af systematisk grovkornede teknikker, og metoder brugt for simulering af mikroskopisk charge-transport i ikke ordnede semikonduktører.

Utallige dynamiske pakker, inklusive men ikke begrænset til GROMACS, ESPREesSo og LAMPPS, kan bruges sammen med VOTCA.

Denne pakke indeholder brugerprogrammer for coarse-graining toolkit (CSG) og excitation transport toolkit (XTP).

DL_POLY Classic is a general purpose (parallel and serial) molecular dynamics simulation package.