In this report, we summarize and describe the recent unique updates and additions to the M olcas quantum chemistry program suite as contained in release version 8. These updates include natural and spin orbitals for studies of magnetic properties, local and linear scaling methods for the Douglas–Kroll–Hess transformation, the generalized active space concept in MCSCF methods, a combination of multiconfigurational wave functions with density functional theory in the MC‐PDFT method, additional methods for computation of magnetic properties, methods for diabatization, analytical gradients of state average complete active space SCF in association with density fitting, methods for constrained fragment optimization, large‐scale parallel multireference configuration interaction including analytic gradients via the interface to the C olumbus package, and approximations of the CASPT2 method to be used for computations of large systems. In addition, the report includes the description of a computational machinery for nonlinear optical spectroscopy through an interface to the QM/MM package C obramm . Further, a module to run molecular dynamics simulations is added, two surface hopping algorithms are included to enable nonadiabatic calculations, and the DQ method for diabatization is added. Finally, we report on the subject of improvements with respects to alternative file options and parallelization. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

In this Article we describe the OpenMolcas environment and invite the computational chemistry community to collaborate. The open-source project already includes a large number of new developments realized during the transition from the commercial MOLCAS product to the open-source platform. The paper initially describes the technical details of the new software development platform. This is followed by brief presentations of many new methods, implementations, and features of the OpenMolcas program suite. These developments include novel wave function methods such as stochastic complete active space self-consistent field, density matrix renormalization group (DMRG) methods, and hybrid multiconfigurational wave function and density functional theory models. Some of these implementations include an array of additional options and functionalities. The paper proceeds and describes developments related to explorations of potential energy surfaces. Here we present methods for the optimization of conical intersections, the simulation of adiabatic and nonadiabatic molecular dynamics, and interfaces to tools for semiclassical and quantum mechanical nuclear dynamics. Furthermore, the Article describes features unique to simulations of spectroscopic and magnetic phenomena such as the exact semiclassical description of the interaction between light and matter, various X-ray processes, magnetic circular dichroism, and properties. Finally, the paper describes a number of built-in and add-on features to support the OpenMolcas platform with postcalculation analysis and visualization, a multiscale simulation option using frozen-density embedding theory, and new electronic and muonic basis sets.

We report and characterize ground-state and excited-state potential energy profiles using a variety of electronic structure methods along a loop lying on the branching plane associated with a conical intersection (CI) of a reduced retinal model, the penta-2,4-dieniminium cation (PSB3). Whereas the performance of the equation-of-motion coupled-cluster, density functional theory, and multireference methods had been tested along the excited- and ground-state paths of PSB3 in our earlier work, the ability of these methods to correctly describe the potential energy surface shape along a CI branching plane has not yet been investigated. This is the focus of the present contribution. We find, in agreement with earlier studies by others, that standard time-dependent DFT (TDDFT) does not yield the correct two-dimensional (i.e., conical) crossing along the branching plane but rather a one-dimensional (i.e., linear) crossing along the same plane. The same type of behavior is found for SS-CASPT2(IPEA=0), SS-CASPT2(IPEA=0.25), spin-projected SF-TDDFT, EOM-SF-CCSD, and, finally, for the reference MRCISD+Q method. In contrast, we found that MRCISD, CASSCF, MS-CASPT2(IPEA=0), MS-CASPT2(IPEA=0.25), XMCQDPT2, QD-NEVPT2, non-spin-projected SF-TDDFT, and SI-SA-REKS yield the expected conical crossing. To assess the effect of the different crossing topologies (i.e., linear or conical) on the PSB3 photoisomerization efficiency, we discuss the results of 100 semiclassical trajectories computed by CASSCF and SS-CASPT2(IPEA=0.25) for a PSB3 derivative. We show that for the same initial conditions, the two methods yield similar dynamics leading to isomerization quantum yields that differ by only a few percent.

The prediction of a specific chemical property across a vast library of derivatives represents a formidable challenge. Conventional computational methodologies typically rely on brute-force calculations involving the computation of the property of interest for the entire library or a significant subset. In this study, we present a novel phenomenological approach to address this challenge, employing a perturbation theory-like framework to describe substituent effects. This proposed methodology has the potential to forecast the molecular properties of millions of compounds based on information derived from just a few hundred. This method is applied to the design of molecular solar thermal (MOST) systems, which are devices permitting harvesting solar energy and storing it in a chemical form. The optimization of MOST performance is a critical issue in practical applications of this technology, so exploration of large libraries of derivatives at low computational cost is an interesting approach to tackle the problem. To accomplish this objective, we explore the functionalization of the norbornadiene/quadricyclane (NBD/QC) system utilizing the proposed perturbational approach predicting the energy of 350 derivatives from small sets of 5 and 50 calculated compounds.