Crystal

简介 　
CRYSTAL是研究晶态固体的最流行程序之一，并且是第一个公开发布的程序。第一个版本发布于1988年，接下来的三个版本是：CRYSTAL92，CRYSTAL95和CRYSTAL98。可下载运行于Linux的DEMO版（每个原胞限制为4个原子）。
CRYSTAL程序使用Hartree-Fock，密度泛函或各种混合近似方法，计算周期体系的电子结构。周期体系的Bloch函数作为原子中心Gaussian函数的线性组合展开。程序使用了强大的屏蔽技术研究实空间区域。代码可以用来研究分子，多聚物，表面和晶体的物理的、电的和磁的性质，使用全电子基组或者包含有效核势的价基组进行限制性闭壳层，限制性开壳层，或者非限制性计算。可以自动操作空间对称性（230个空间群，80个层群，99个棒群，32个点群）。对分子提供点群对称性和平移对称性。输入工具可以从三维晶体结构产生平面层（二维体系），或者团簇（零维体系），格子的弹性畸变，或者创建有缺陷的超级晶胞。

功能 　 
1. 哈密顿量。Hartree-Fock理论：限制性和非限制性闭壳层，限制性开壳层；密度泛函理论：局域泛函和广义梯度泛函（交换：Slater LDA，von Barth-Hedin，Becke88，PW91 (PWGGA)，PBE；相关：VWN，PW91 LSD，Perdew-Zunger 81，von Barth-Hedin，Lee-Yang-Parr，Perdew86，PW91 GGA，PBE），混合HF-DFT泛函（B3PW，B3LYP，用户自定义混合泛函），基于数值求积分方案的数值网格，基于数值方案的密度拟合。
2. 能量导数。对核坐标的解析一阶导数，用于Hartree-Fock和密度泛函方法，全电子和有效核势计算。
3. 计算类型。单点能计算；自动几何优化：修正的共轭梯度算法，晶胞固定几何优化，在优化过程中冻结原子。
4. 基组。Gaussian型基组：s，p，d型Gaussian函数，标准Pople基组（STO-nG n=2-6 (H-Xe)，3-21G (H-Xe)，6-21G (H-Ar)；极化和弥散函数），用户自定义基组；赝势基组：Hay-Wadt大核和小核基组，用户自定义赝势基组。
5. 周期体系。周期：所有周期体系一起处理（3D晶体，使用230种空间群；2D膜层和表面，使用80种层群；1D聚合物，使用99种棒群；0D分子，使用32种点群）；自动结构编辑（3D到2D，平行于所选晶体的表面；3D到1D，来自完整晶体的团簇；3D到0D，从分子晶体提取分子；3D到n3D，创建超级晶胞），多种结构操作（对称性简化；插入、替代、移动和删除原子）。
6. 波函特性与分析。能带结构；态密度：能带投影DOSS，AO投影DOSS；全电子电荷密度——自旋密度：密度图，Mulliken布居分析，密度解析导数；原子多极矩，电场；电场梯度；结构因子；Compton轮廓图；电子动量密度；静电势及其导数：量子的和经典的静电势及其导数，静电势图；Fermi接触；局域Wannier函数(Boys方法)；介电特性：自发极化（Berry相），自发极化（局域Wannier函数），介电常数。
7. 增强的功能。新的内存管理系统能动态分配内存；代码完全并行化：HF和DFT方法的并行SCF和梯度，复制数据版(MPI)，大规模（分布内存）并行版(MPI)。
8. Cerius2接口。图形界面接口支持结构编辑，远程执行，显示各种特性。
9. Crgraph 2003工具能够产生postscript格式的图形输出。

Crystal 06新增功能：
1. Г (k=0)点的振动频率和红外辐射强度。
2. 总能量相对于晶格参数的解析梯度。
3. 晶胞常数和原子位置的完全结构优化。
4. Gaussian基组扩展到f极化函数。

Crystal 09新增功能：
1. 通过耦合微扰的HF/KS方案计算静态极化率和介电张量。
2. 使用直接方法和通过Berry相近似的红外强度方法计算声子色散。
3. 过渡态搜索。
4. 常数压强下对晶格常数和原子位置进行结构优化。
5. 自动计算晶体的弹性张量。
6. 对态方程进行自动化的E-V计算。
7. 用于固体的新GGA泛函：PBEsol交换和关联，Wu-Cohen交换，Zhao-Truhlar的二阶展开GGA（SOGGA）交换，Wilson-Levy关联。
8. London型经验校正用于色散相互作用（Grimme方案）。
9. 从单层体系自动产生纳米管。
10.聚合物的螺旋对称性：一维棒群的最高转轴是6，而螺旋对称性目前支持48。
11.新的工具用于d-、f-部分占据原子的SCF初始猜测。
12.自动处理固体溶剂。
13.修改了电子动量密度分析和康普顿剖面的执行。