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1. 前言

orcacal 是一个用于通过 Python 调用 ORCA 软件进行计算的库。它封装了常用的计算方法，方便用户在化学计算和模拟中使用。该库旨在简化用户与 ORCA 之间的交互，并提供一个直观的接口来进行各种化学计算。

本人撰写的 ORCA 教程，包含 orcacal 使用示例：https://blog.csdn.net/weixin_45756789/article/details/143421047

ORCA 和 orcacal 的视频教程：https://space.bilibili.com/123772272

1.1. 特性

  • 封装 ORCA 常用计算方法，便于调用和使用
  • 提供方便的数据获取、处理和化学特性计算
  • 简化的 API 设计，易于上手

2. 安装

pip install orcacal  --upgrade

3. 使用示例

假如你需要在 H2O_1 文件夹内计算：

H2O_1/
│── input.inp

代码

3.1. 简单运行和获取输出

import os
import orcacal
from Test.Goble.GSet import GSet_init

GSet = GSet_init()

input_file_path = os.path.join(
	GSet.ORCA_cal_test_structure, os.path.splitext(os.path.basename(__file__))[0]
)
# %%

project = orcacal.init(GSet.ORCA_ins_path, input_file_path)  # 初始化计算类

calfun = '! HF DEF2-SVP LARGEPRINT'  # 设置计算方法
maxcore = 400  # 设置每个核心的最大内存使用量
nprocs = -1  # 设置使用的核心数
location = orcacal.generate_xyzLocation('C(Cl)(Cl)C')  # 设置原子位置

project.general_set({
	'calfun': calfun,
	'nprocs': nprocs,
	'maxcore': maxcore,
	'location': location
})

# 一样的方法，只不过分开设置了
# project.set_calfun(calfun)
# project.set_location(location)
# project.set_nprocs(nprocs)
# project.set_maxcore(maxcore)

project.run()

# %%

# 获取 [HOMO, LUMO]
[HOMO, LUMO] = project.get.homo_Lumo_eV()
print(f'HOMO: {HOMO} eV, LUMO: {LUMO} eV')
# 获取单点能
single_point_energy_Debye = project.get.single_point_energy_Debye()
print(f'single_point_energy_Debye: {single_point_energy_Debye:.5f} Debye')
# 获取偶极矩
dipolemoment_Debye = project.get.dipolemoment_Debye()
print(f'dipolemoment_Debye:\nTotal--{dipolemoment_Debye[0]:.5f}, X-{dipolemoment_Debye[1]:.5f}, Y-{dipolemoment_Debye[2]:.5f}, Z-{dipolemoment_Debye[3]:.5f} Debye')

3.3. 便利性的操作

3.3.1. 从 SMILES 创建分子对象并生成带电荷和自旋多重度的笛卡尔坐标系 (xyz)

import orcacal

atom_coords = orcacal.generate_xyzLocation("O")
print(atom_coords)

# atom_coords:
# * xyz 0 1
# O 0.008935 0.404022 0.000000
# H -0.787313 -0.184699 0.000000
# H 0.778378 -0.219323 0.000000
# *

3.3.2. 生成 Molden 文件用于载入其他软件

----

3.4. 其他说明

输入的文件的命名不一定需要是 input.xxx，这只是默认值，同理输出也不一定命名为 result.xxx，可以查看相应方法的 API，基本都提供了修改方案

例如在orcacal.run中设置 input_name 或/和 output_name

orcacal.run(ORCA_ins_path, input_file_path, input_name='input', output_name='result')

4. API 手册

4.1. orcacal

4.1.1. orcacal.run

run(ORCA_ins_path: Path, input_file_path: Path, input_name: str = 'input', output_name: str = 'result') -> None

执行 ORCA 计算，输出结果保存到同目录下的 result.out 中。

Args:
ORCA_ins_path (Path): ORCA 安装目录。
input_file_path (Path): 输入文件所在的路径。
input_name (str): 输入文件的基本名称（不包括扩展名），默认是 'input'。
output_name (str): 输出结果文件的基本名称（不包括扩展名），默认是 'result'。

4.2. orcacal.get

4.2.1. orcacal.get.homo_Lumo_eV

homo_Lumo_eV(input_file_path: Path, output_name: str = 'result') -> list or None:

从指定的输出文件中提取 HOMO 和 LUMO 能量值，单位为 eV。

Args:
input_file_path (Path): 输入文件的路径，包含输出文件的目录。
output_name (str): 输出文件的名称，不包含扩展名，默认为 'result'。

Returns:
list or None: [HOMO, LUMO]，包含 HOMO 和 LUMO 能量值的列表；如果未找到数据，则返回 None。

5. 在开发的功能

吉布斯能量变换和换算，福井指数

6. Star History

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