Specialized computational chemistry packages have permanently reshaped the landscape of chemical and materials science by providing tools to support and guide experimental efforts and for the prediction of atomistic and electronic properties. In this regard, electronic structure packages have played a special role by using first-principle-driven methodologies to model complex chemical and materials processes. Over the past few decades, the rapid development of computing technologies and the tremendous increase in computational power have offered a unique chance to study complex transformations using sophisticated and predictive many-body techniques that describe correlated behavior of electrons in molecular and condensed phase systems at different levels of theory. In enabling these simulations, novel parallel algorithms have been able to take advantage of computational resources to address the polynomial scaling of electronic structure methods. In this paper, we briefly review the NWChem computational chemistry suite, including its history, design principles, parallel tools, current capabilities, outreach, and outlook.

1.
D. E.
Bernholdt
,
E.
Apra
,
H. A.
Früchtl
,
M. F.
Guest
,
R. J.
Harrison
,
R. A.
Kendall
,
R. A.
Kutteh
,
X.
Long
,
J. B.
Nicholas
,
J. A.
Nichols
,
H. L.
Taylor
,
A. T.
Wong
,
G. I.
Fann
,
R. J.
Littlefield
, and
J.
Nieplocha
,
Int. J. Quantum Chem.
56
,
475
(
1995
).
2.
R. A.
Kendall
,
E.
Aprà
,
D. E.
Bernholdt
,
E. J.
Bylaska
,
M.
Dupuis
,
G. I.
Fann
,
R. J.
Harrison
,
J.
Ju
,
J. A.
Nichols
,
J.
Nieplocha
,
T. P.
Straatsma
,
T. L.
Windus
, and
A. T.
Wong
,
Comput. Phys. Commun.
128
,
260
(
2000
).
3.
M.
Valiev
,
E. J.
Bylaska
,
N.
Govind
,
K.
Kowalski
,
T. P.
Straatsma
,
H. J. J.
Van Dam
,
D.
Wang
,
J.
Nieplocha
,
E.
Apra
,
T. L.
Windus
, and
W. A.
de Jong
,
Comput. Phys. Commun.
181
,
1477
(
2010
).
4.
R. J.
Harrison
,
J. A.
Nichols
,
T. P.
Straatsma
,
M.
Dupuis
,
E. J.
Bylaska
,
G. I.
Fann
,
T. L.
Windus
,
E.
Apra
,
J.
Anchell
,
D.
Bernholdt
,
P.
Borowski
,
T.
Clark
,
D.
Clerc
,
H.
Dachsel
,
W. A.
de Jong
,
M.
Deegan
,
K.
Dyall
,
D.
Elwood
,
H.
Fruchtl
,
E.
Glendening
,
M.
Gutowski
,
A.
Hess
,
J.
Jaffe
,
B.
Johnson
,
J.
Ju
,
R.
Kendall
,
R.
Kobayashi
,
R.
Kutteh
,
Z.
Lin
,
R.
Littlefield
,
X.
Long
,
B.
Meng
,
J.
Nieplocha
,
A.
Rendall
,
M.
Rosing
,
G.
Sandrone
,
M.
Stave
,
H.
Taylor
,
G.
Thomas
,
J.
van Lenthe
,
K.
Wolinski
,
A.
Wong
, and
Z.
Zhang
,
NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, version 4.1
(
Pacific Northwest National Laboratory
,
Richland, WA
,
2000
).
5.
T. P.
Straatsma
,
E.
Apra
,
T.
Windus
,
E.
Bylaska
,
W.
de Jong
,
S.
Hirata
,
M.
Valiev
,
M.
Hackler
,
L.
Pollack
,
R.
Harrison
,
M.
Dupuis
,
D.
Smith
,
J.
Nieplocha
,
V.
Tipparaju
,
M.
Krishnan
,
A.
Auer
,
E.
Brown
,
G.
Cisneros
,
G.
Fann
,
H.
Fruchtl
,
J.
Garza
,
K.
Hirao
,
R.
Kendall
,
J.
Nichols
,
K.
Tsemekhman
,
K.
Wolinski
,
J.
Anchell
,
D.
Bernholdt
,
P.
Borowski
,
T.
Clark
,
D.
Clerc
,
H.
Dachsel
,
M.
Deegan
,
K.
Dyall
,
D.
Elwood
,
E.
Glendening
,
M.
Gutowski
,
A.
Hess
,
J.
Jaffe
,
B.
Johnson
,
J.
Ju
,
R.
Kobayashi
,
R.
Kutteh
,
Z.
Lin
,
R.
Littlefield
,
X.
Long
,
B.
Meng
,
T.
Nakajima
,
S.
Niu
,
M.
Rosing
,
G.
Sandrone
,
M.
Stave
,
H.
Taylor
,
G.
Thomas
,
J.
van Lenthe
,
A.
Wong
, and
Z.
Zhang
,
NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, Version 4.6 (2004)
(
Pacific Northwest National Laboratory
,
Richland, WA
,
2004
).
6.
E.
Apra
,
T.
Windus
,
T. P.
Straatsma
,
E.
Bylaska
,
W.
de Jong
,
S.
Hirata
,
M.
Valiev
,
M.
Hackler
,
L.
Pollack
,
K.
Kowalski
,
R.
Harrison
,
M.
Dupuis
,
D.
Smith
,
J.
Nieplocha
,
V.
Tipparaju
,
M.
Krishnan
,
A.
Auer
,
E.
Brown
,
G.
Cisneros
,
G.
Fann
,
H.
Fruchtl
,
J.
Garza
,
K.
Hirao
,
R.
Kendall
,
J.
Nichols
,
K.
Tsemekhman
,
K.
Wolinski
,
J.
Anchell
,
D.
Bernholdt
,
P.
Borowski
,
T.
Clark
,
D.
Clerc
,
H.
Dachsel
,
M.
Deegan
,
K.
Dyall
,
D.
Elwood
,
E.
Glendening
,
M.
Gutowski
,
A.
Hess
,
J.
Jaffe
,
B.
Johnson
,
J.
Ju
,
R.
Kobayashi
,
R.
Kutteh
,
Z.
Lin
,
R.
Littlefield
,
X.
Long
,
B.
Meng
,
T.
Nakajima
,
S.
Niu
,
M.
Rosing
,
G.
Sandrone
,
M.
Stave
,
H.
Taylor
,
G.
Thomas
,
J.
van Lenthe
,
A.
Wong
, and
Z.
Zhang
,
NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, Version 4.7
(
Pacific Northwest National Laboratory
,
Richland, WA
,
2005
).
7.
E. J.
Bylaska
,
W. A.
de Jong
,
N.
Govind
,
K.
Kowalski
,
T. P.
Straatsma
,
M.
Valiev
,
D.
Wang
,
E.
Apra
,
T. L.
Windus
,
J.
Hammond
,
M.
Hackler
,
Y.
Zhao
,
R.
Harrison
,
M.
Dupuis
,
D. M. A.
Smith
,
A. A.
Auer
,
E.
Brown
,
G.
Cisneros
,
G. I.
Fann
,
H.
Fruchtl
,
J.
Garza
,
K.
Hirao
,
R.
Kendall
,
J. A.
Nichols
,
K.
Tsemekhman
,
K.
Wolinski
,
J.
Anchell
,
D.
Bernholdt
,
P.
Borowski
,
T.
Clark
,
D.
Clerc
,
H.
Dachsel
,
M.
Deegan
,
K.
Dyall
,
D.
Elwood
,
E.
Glendening
,
M.
Gutowski
,
A.
Hess
,
J.
Jaffe
,
B.
Johnson
,
J.
Ju
,
R.
Kobayashi
,
R.
Kutteh
,
Z.
Lin
,
R.
Littlefield
,
X.
Long
,
B.
Meng
,
T.
Nakajima
,
S.
Niu
,
L.
Pollack
,
M.
Rosing
,
G.
Sandrone
,
M.
Stave
,
H.
Taylor
,
G.
Thomas
,
J.
van Lenthe
,
A.
Wong
, and
Z.
Zhang
,
NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, Version 5.1
(
Pacific Northwest National Laboratory
,
Richland, WA
,
2007
).
8.
See https://github.com/nwchemgit/nwchem/wiki for NWChem—High-Performance Computational Chemistry Software, 2019, online; accessed 29 August 2019.
9.
A.
Szabo
and
N. S.
Ostlund
,
Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory
(
Courier Corporation
,
2012
).
10.
C. J.
Cramer
,
Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models
(
John Wiley & Sons
,
2013
).
11.
F.
Jensen
,
Introduction to Computational Chemistry
(
John Wiley & Sons
,
2017
).
13.
15.
D. R.
Hartree
and
W.
Hartree
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
150
,
9
(
1935
).
16.
P.
Hohenberg
and
W.
Kohn
,
Phys. Rev.
136
,
B864
(
1964
).
17.
W.
Kohn
and
L. J.
Sham
,
Phys. Rev.
140
,
A1133
(
1965
).
18.
R. G.
Parr
and
W.
Yang
,
Density-Functional Theory of Atoms and Molecules
, International Series of Monographs on Chemistry (
Oxford University Press
,
USA
,
1994
).
19.
R.
Car
and
M.
Parrinello
,
Phys. Rev. Lett.
55
,
2471
(
1985
).
20.
D. R.
Hamann
,
Phys. Rev. B
40
,
2980
(
1989
).
21.
N.
Troullier
and
J. L.
Martins
,
Phys. Rev. B
43
,
1993
(
1991
).
22.
G. B.
Bachelet
,
D. R.
Hamann
, and
M.
Schlüter
,
Phys. Rev. B
26
,
4199
(
1982
).
23.
P. E.
Blöchl
,
Phys. Rev. B
50
,
17953
(
1994
).
24.
J.
Anchell
,
E.
Apra
,
D.
Bernholdt
,
P.
Borowski
,
T.
Clark
,
D.
Clerc
,
H.
Dachsel
,
M.
Deegan
,
M.
Dupuis
,
K.
Dyall
,
G.
Fann
,
H.
Fruchtl
,
M.
Gutowski
,
R.
Harrison
,
A.
Hess
,
J.
Jaffe
,
R.
Kendall
,
R.
Kobayashi
,
R.
Kutteh
,
Z.
Lin
,
R.
Littlefield
,
X.
Long
,
B.
Meng
,
J.
Nichols
,
J.
Nieplocha
,
A.
Rendall
,
M.
Stave
,
T. P.
Straatsma
,
H.
Taylor
,
G.
Thomas
,
K.
Wolinski
, and
A.
Wong
,
NWChem, Version 3.2
, High Performance Computational Chemistry Group (
Pacific Northwest National Laboratory
,
Richland, WA
,
1998
).
25.
T. P.
Straatsma
,
E. J.
Bylaska
,
H. J. J.
van Dam
,
N.
Govind
,
W. A.
de Jong
,
K.
Kowalski
, and
M.
Valiev
,
Annu. Rep. Comput. Chem.
7
,
151
(
2011
).
26.
E.
Aprà
,
A. P.
Rendell
,
R. J.
Harrison
,
V.
Tipparaju
,
W. A.
de Jong
, and
S. S.
Xantheas
, in
Proceedings of the Conference on High Performance Computing Networking, Storage and Analysis
(
ACM
,
2009
), p.
66
.
27.
V.
Tipparaju
,
E.
Aprà
,
W.
Yu
, and
J. S.
Vetter
, in
Proceedings of the 7th ACM International Conference on Computing Frontiers
(
ACM
,
2010
), pp.
207
216
.
28.
K.
Kowalski
,
S.
Krishnamoorthy
,
R. M.
Olson
,
V.
Tipparaju
, and
E.
Apra
, in
Proceedings of 2011 International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
(
ACM
,
2011
), p.
72
.
29.
E. J.
Bylaska
,
K.
Tsemekhman
,
N.
Govind
, and
M.
Valiev
, in
Computational Methods for Large Systems: Electronic Structure Approaches for Biotechnology and Nanotechnology
, edited by
J. R.
Reimers
(
Wiley Online Library
,
2011
), pp.
77
116
.
30.
G. D.
Purvis
and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
76
,
1910
(
1982
).
31.
K.
Raghavachari
,
G. W.
Trucks
,
J. A.
Pople
, and
M.
Head-Gordon
,
Chem. Phys. Lett.
157
,
479
(
1989
).
32.
W.
Ma
,
S.
Krishnamoorthy
,
O.
Villa
, and
K.
Kowalski
,
J. Chem. Theory Comput.
7
,
1316
(
2011
).
33.
E. J.
Bylaska
,
M.
Jacquelin
,
W. A.
de Jong
,
J.
Hammond
, and
M.
Klemm
, in
High Performance Computing
, edited by
J. M.
Kunkel
,
R.
Yokota
,
M.
Taufer
, and
J.
Shalf
(
Springer International Publishing
,
Cham
,
2017
), pp.
404
418
.
34.
E. J.
Bylaska
,
E.
Aprà
,
K.
Kowalski
,
M.
Jacquelin
,
W. A.
de Jong
,
A.
Vishnu
,
B.
Palmer
,
J.
Daily
,
T. P.
Straatsma
, and
J. R.
Hammond
,
Exascale Scientific Applications: Scalability and Performance Portability
(
CRC Press
,
2017
), p.
165
.
35.
E.
Apra
,
M.
Klemm
, and
K.
Kowalski
, in
Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
(
IEEE Press
,
2014
), pp.
674
684
.
36.
J.
Nieplocha
,
R.
Harrison
, and
R.
Littlefield
,
SIAM News
28
,
12
(
1995
).
37.
J.
Nieplocha
,
R. J.
Harrison
, and
R. J.
Littlefield
,
J. Supercomput.
10
,
169
(
1996
).
38.
J.
Nieplocha
,
B.
Palmer
,
V.
Tipparaju
,
M.
Krishnan
,
H.
Trease
, and
E.
Aprà
,
Int. J. High Perform. Comput. Appl.
20
,
203
(
2006
).
39.
M.
Krishnan
,
B.
Palmer
,
A.
Vishnu
,
S.
Krishnamoorthy
,
J.
Daily
, and
D.
Chavarria
,
The Global Arrays User Manual
(
Pacific Northwest National Laboratory
,
Richland, WA
,
2012
).
40.
J.
Nieplocha
,
V.
Tipparaju
,
M.
Krishnan
, and
D. K.
Panda
,
Int. J. High Perform. Comput. Appl.
20
,
233
(
2006
).
41.
J.
Daily
,
A.
Vishnu
,
B.
Palmer
,
H.
van Dam
, and
D.
Kerbyson
, in
2014 21st International Conference on High Performance Computing (HiPC)
(
IEEE
,
2014
), pp.
1
10
.
42.
J.
Dinan
,
P.
Balaji
,
J. R.
Hammond
,
S.
Krishnamoorthy
, and
V.
Tipparaju
, in
2012 IEEE 26th International Parallel and Distributed Processing Symposium
(
IEEE
,
2012
), pp.
739
750
.
43.
A. T.
Wong
and
R. J.
Harrison
,
J. Comput. Chem.
16
,
1291
(
1995
).
44.
I. T.
Foster
,
J. L.
Tilson
,
A. F.
Wagner
,
R. L.
Shepard
,
R. J.
Harrison
,
R. A.
Kendall
, and
R. J.
Littlefield
,
J. Comput. Chem.
17
,
109
(
1996
).
45.
R. A.
Kendall
and
H. A.
Früchtl
,
Theor. Chem. Acc.
97
,
158
(
1997
).
46.
See https://tinyurl.com/nwchem-xc for Summary table of XC functionals available in NWChem.
47.
B. I.
Dunlap
,
J. W. D.
Connolly
, and
J. R.
Sabin
,
J. Chem. Phys.
71
,
3396
(
1979
).
48.
B.
Palmer
,
J.
Nieplocha
, and
E.
Aprà
, in
2003 Proceedings IEEE International Conference on Cluster Computing
(
IEEE
,
2003
), pp.
420
428
.
49.
G. I.
Fann
and
R. J.
Littlefield
, in
Proceedings of the 6th SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing
(
SIAM
,
Philadelphia, PA, USA
,
1993
).
50.
G.
Fann
,
R.
Littlefield
, and
D.
Elwood
, in
Proceedings of the High Performance Computing ’95, Simulation MultiConference
(
Society for Computer Simulation
,
San Diego, CA, USA
,
1995
).
51.
I. S.
Dhillon
,
G.
Fann
, and
B. N.
Parlett
, in
SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing
(
SIAM
,
1997
).
52.
L. S.
Blackford
,
J.
Choi
,
A.
Cleary
,
E.
D’Azeuedo
,
J.
Demmel
,
I.
Dhillon
,
S.
Hammarling
,
G.
Henry
,
A.
Petitet
,
K.
Stanley
,
D.
Walker
, and
R. C.
Whaley
, in
ScaLAPACK User’s Guide
, edited by
J. J.
Dongarra
(
Society for Industrial and Applied Mathematics
,
Philadelphia, PA, USA
,
1997
).
53.
T.
Auckenthaler
,
V.
Blum
,
H.-J.
Bungartz
,
T.
Huckle
,
R.
Johanni
,
L.
Krämer
,
B.
Lang
,
H.
Lederer
, and
P. R.
Willems
,
Parallel Comput.
37
,
783
(
2011
).
54.
A.
Marek
,
V.
Blum
,
R.
Johanni
,
V.
Havu
,
B.
Lang
,
T.
Auckenthaler
,
A.
Heinecke
,
H.-J.
Bungartz
, and
H.
Lederer
,
J. Phys.: Condens. Matter
26
,
213201
(
2014
).
55.
56.
V. R.
Saunders
and
I. H.
Hillier
,
Int. J. Quantum Chem.
7
,
699
(
1973
).
57.
M. F.
Guest
and
V. R.
Saunders
,
Mol. Phys.
28
,
819
(
1974
).
58.
R. W.
Warren
and
B. I.
Dunlap
,
Chem. Phys. Lett.
262
,
384
(
1996
).
59.
S.
Refaely-Abramson
,
S.
Sharifzadeh
,
N.
Govind
,
J.
Autschbach
,
J. B.
Neaton
,
R.
Baer
, and
L.
Kronik
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
226405
(
2012
).
60.
T.
Stein
,
J.
Autschbach
,
N.
Govind
,
L.
Kronik
, and
R.
Baer
,
J. Phys. Chem. Lett.
3
,
3740
(
2012
).
61.
M.
Srebro
and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
245
(
2012
).
62.
B.
Moore
,
M.
Srebro
, and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
4336
(
2012
).
63.
J.
Autschbach
and
M.
Srebro
,
Acc. Chem. Res.
47
,
2592
(
2014
).
64.
H.
Sun
and
J.
Autschbach
,
ChemPhysChem
14
,
2450
(
2013
).
65.
H.
Sun
and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
10
,
1035
(
2014
).
66.
B.
Moore
,
H.
Sun
,
N.
Govind
,
K.
Kowalski
, and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
11
,
3305
(
2015
).
67.
J. P.
Perdew
and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
23
,
5048
(
1981
).
68.
J.
Garza
,
R.
Vargas
,
J. A.
Nichols
, and
D. A.
Dixon
,
J. Chem. Phys.
114
,
639
(
2001
).
69.
R. T.
Sharp
and
G. K.
Horton
,
Phys. Rev.
90
,
317
(
1953
).
70.
J. D.
Talman
and
W. F.
Shadwick
,
Phys. Rev. A
14
,
36
(
1976
).
71.
J. B.
Krieger
,
Y.
Li
, and
G. J.
Iafrate
,
Phys. Rev. A
45
,
101
(
1992
).
72.
Y.
Li
,
J. B.
Krieger
, and
G. J.
Iafrate
,
Phys. Rev. A
47
,
165
(
1993
).
73.
M. E.
Casida
and
D. R.
Salahub
,
J. Chem. Phys.
113
,
8918
(
2000
).
74.
S.
Hirata
,
C.-G.
Zhan
,
E.
Aprà
,
T. L.
Windus
, and
D. A.
Dixon
,
J. Phys. Chem. A
107
,
10154
(
2003
).
75.
J.
Carmona-Espíndola
,
J. L.
Gázquez
,
A.
Vela
, and
S. B.
Trickey
,
J. Chem. Theory Comput.
15
,
303
(
2018
).
76.
A.
Otero-de-la-Roza
and
E. R.
Johnson
,
J. Chem. Phys.
138
,
204109
(
2013
).
77.
S.
Grimme
,
J.
Antony
,
S.
Ehrlich
, and
H.
Krieg
,
J. Chem. Phys.
132
,
154104
(
2010
).
78.
S.
Grimme
,
S.
Ehrlich
, and
L.
Goerigk
,
J. Comput. Chem.
32
,
1456
(
2011
).
79.
Y.
Zhao
and
D. G.
Truhlar
,
Chem. Phys. Lett.
502
,
1
(
2011
).
80.
A. D.
Becke
,
J. Chem. Phys.
88
,
2547
(
1988
).
81.
R. E.
Stratmann
,
G. E.
Scuseria
, and
M. J.
Frisch
,
Chem. Phys. Lett.
257
,
213
(
1996
).
82.
M. E.
Mura
and
P. J.
Knowles
,
J. Chem. Phys.
104
,
9848
(
1996
).
83.
V. I.
Lebedev
and
D.
Laikov
,
Dokl. Math.
59
,
477
(
1999
)
V. I.
Lebedev
and
D.
Laikov
[
translated from Dokl. Akad. Nauk
,
36
(
6
),
741
745
(
1999
)].
84.
A.
Farazdel
,
M.
Dupuis
,
E.
Clementi
, and
A.
Aviram
,
J. Am. Chem. Soc.
112
,
4206
(
1990
).
85.
K. M.
Rosso
,
D. M. A.
Smith
, and
M.
Dupuis
,
J. Chem. Phys.
118
,
6455
(
2003
).
86.
Q.
Wu
and
T.
Van Voorhis
,
Phys. Rev. A
72
,
024502
(
2005
).
87.
Q.
Wu
and
T.
Van Voorhis
,
J. Chem. Theory Comput.
2
,
765
(
2006
).
88.
Q.
Wu
and
T.
Van Voorhis
,
J. Phys. Chem. A
110
,
9212
(
2006
).
89.
T. A.
Wesolowski
and
A.
Warshel
,
J. Phys. Chem.
97
,
8050
(
1993
).
90.
T. A.
Wesołowski
,
Phys. Rev. A
77
,
012504
(
2008
).
91.
Y.
Lu
,
M. R.
Farrow
,
P.
Fayon
,
A. J.
Logsdail
,
A. A.
Sokol
,
C. R. A.
Catlow
,
P.
Sherwood
, and
T. W.
Keal
,
J. Chem. Theory Comput.
15
,
1317
(
2019
).
92.
J. B.
Foresman
,
M.
Head-Gordon
,
J. A.
Pople
, and
M. J.
Frisch
,
J. Phys. Chem.
96
,
135
(
1992
).
93.
C.
Jamorski
,
M. E.
Casida
, and
D. R.
Salahub
,
J. Chem. Phys.
104
,
5134
(
1996
).
94.
R.
Bauernschmitt
and
R.
Ahlrichs
,
Chem. Phys. Lett.
256
,
454
(
1996
).
95.
R.
Bauernschmitt
,
M.
Häser
,
O.
Treutler
, and
R.
Ahlrichs
,
Chem. Phys. Lett.
264
,
573
(
1997
).
96.
S.
Hirata
and
M.
Head-Gordon
,
Chem. Phys. Lett.
314
,
291
(
1999
).
97.
E.
Vecharynski
,
J.
Brabec
,
M.
Shao
,
N.
Govind
, and
C.
Yang
,
Comput. Phys. Commun.
221
,
42
(
2017
).
98.
K.
Lopata
,
B. E.
Van Kuiken
,
M.
Khalil
, and
N.
Govind
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
3284
(
2012
).
99.
Y.
Zhang
,
S.
Mukamel
,
M.
Khalil
, and
N.
Govind
,
J. Chem. Theory Comput.
11
,
5804
(
2015
).
100.
Y.
Zhang
,
U.
Bergmann
,
R.
Schoenlein
,
M.
Khalil
, and
N.
Govind
,
J. Chem. Phys.
151
,
144114
(
2019
).
101.
D. W.
Silverstein
,
N.
Govind
,
H. J. J.
Van Dam
, and
L.
Jensen
,
J. Chem. Theory Comput.
9
,
5490
(
2013
).
102.
M.
Srebro
,
N.
Govind
,
W. A.
de Jong
, and
J.
Autschbach
,
J. Phys. Chem. A
115
,
10930
(
2011
).
103.
104.
Y.
Zhang
,
J. R.
Rouxel
,
J.
Autschbach
,
N.
Govind
, and
S.
Mukamel
,
Chem. Sci.
8
,
5969
(
2017
).
105.
K.
Lopata
and
N.
Govind
,
J. Chem. Theory Comput.
7
,
1344
(
2011
).
106.
S.
Tussupbayev
,
N.
Govind
,
K.
Lopata
, and
C. J.
Cramer
,
J. Chem. Theory Comput.
11
,
1102
(
2015
).
107.
S. A.
Fischer
,
C. J.
Cramer
, and
N.
Govind
,
J. Chem. Theory Comput.
11
,
4294
(
2015
).
108.
D. N.
Bowman
,
J. C.
Asher
,
S. A.
Fischer
,
C. J.
Cramer
, and
N.
Govind
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
19
,
27452
(
2017
).
109.
A.
Bruner
,
S.
Hernandez
,
F.
Mauger
,
P. M.
Abanador
,
D. J.
LaMaster
,
M. B.
Gaarde
,
K. J.
Schafer
, and
K.
Lopata
,
J. Phys. Chem. Lett.
8
,
3991
(
2017
).
110.
D.
Cho
,
J. R.
Rouxel
,
M.
Kowalewski
,
P.
Saurabh
,
J. Y.
Lee
, and
S.
Mukamel
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
,
1072
(
2018
).
111.
A.
Bruner
,
S. M.
Cavaletto
,
N.
Govind
, and
S.
Mukamel
,
J. Chem. Theory Comput.
15
,
6832
(
2019
).
112.
Y.
Wang
,
K.
Lopata
,
S. A.
Chambers
,
N.
Govind
, and
P. V.
Sushko
,
J. Phys. Chem. C
117
,
25504
(
2013
).
113.
A.
Castro
,
M. A. L.
Marques
, and
A.
Rubio
,
J. Chem. Phys.
121
,
3425
(
2004
).
114.
W.
Magnus
,
Commun. Pure Appl. Math.
7
,
649
(
1954
).
115.
116.
W. C.
Swope
,
H. C.
Andersen
,
P. H.
Berens
, and
K. R.
Wilson
,
J. Chem. Phys.
76
,
637
(
1982
).
117.
G.
Bussi
,
D.
Donadio
, and
M.
Parrinello
,
J. Chem. Phys.
126
,
014101
(
2007
).
118.
G.
Bussi
and
M.
Parrinello
,
Phys. Rev. E
75
,
056707
(
2007
).
119.
H. J. C.
Berendsen
,
J. P. M.
Postma
,
W. F.
van Gunsteren
,
A.
DiNola
, and
J. R.
Haak
,
J. Chem. Phys.
81
,
3684
(
1984
).
120.
S. A.
Haak
,
T. W.
Ueltschi
,
P. Z.
El-Khoury
,
A. L.
Mifflin
,
W. P.
Hess
,
H.-F.
Wang
,
C. J.
Cramer
, and
N.
Govind
,
J. Phys. Chem. B
120
,
1429
(
2016
).
121.
I.
Lindgren
and
J.
Morrison
,
Atomic Many-Body Theory
(
Springer Science & Business Media
,
2012
), Vol. 3.
122.
I.
Shavitt
and
R. J.
Bartlett
,
Many-Body Methods in Chemistry and Physics: MBPT and Coupled-Cluster Theory
(
Cambridge University Press
,
2009
).
123.
C.
Møller
and
M. S.
Plesset
,
Phys. Rev.
46
,
618
(
1934
).
124.
A. T.
Wong
,
R. J.
Harrison
, and
A. P.
Rendell
,
Theor. Chim. Acta
93
,
317
(
1996
).
125.
D. E.
Bernholdt
and
R. J.
Harrison
,
Chem. Phys. Lett.
250
,
477
(
1996
).
126.
J.
Olsen
,
P.
Jørgensen
, and
J.
Simons
,
Chem. Phys. Lett.
169
,
463
(
1990
).
127.
K. D.
Vogiatzis
,
D.
Ma
,
J.
Olsen
,
L.
Gagliardi
, and
W. A.
de Jong
,
J. Chem. Phys.
147
,
184111
(
2017
).
128.
S.
Hirata
,
J. Phys. Chem. A
107
,
9887
(
2003
).
129.
G.
Baumgartner
,
A.
Auer
,
D. E.
Bernholdt
,
A.
Bibireata
,
V.
Choppella
,
D.
Cociorva
,
X.
Gao
,
R. J.
Harrison
,
S.
Hirata
,
S.
Krishnamoorthy
,
S.
Krishnan
,
C.-chung
Lam
,
Q.
Lu
,
M.
Nooijen
,
R. M.
Pitzer
,
J.
Ramanujam
,
P.
Sadayappan
, and
A.
Sibiryakov
,
Proc. IEEE
93
,
276
(
2005
).
130.
J.
Čížek
,
J. Chem. Phys.
45
,
4256
(
1966
).
131.
J.
Čížek
and
J.
Paldus
,
Int. J. Quantum Chem.
5
,
359
(
1971
).
132.
R.
Kobayashi
and
A. P.
Rendell
,
Chem. Phys. Lett.
265
,
1
(
1997
).
133.
G. E.
Scuseria
,
C. L.
Janssen
, and
H. F.
Schaefer
,
J. Chem. Phys.
89
,
7382
(
1988
).
134.
T. J.
Lee
,
A. P.
Rendell
, and
J. E.
Rice
, TITAN–A set of electronic structure programs.
135.
A. P.
Rendell
,
T. J.
Lee
,
A.
Komornicki
, and
S.
Wilson
,
Theor. Chim. Acta
84
,
271
(
1993
).
136.
S.
Yoo
,
E.
Aprà
,
X. C.
Zeng
, and
S. S.
Xantheas
,
J. Phys. Chem. Lett.
1
,
3122
(
2010
).
137.
V. M.
Anisimov
,
G. H.
Bauer
,
K.
Chadalavada
,
R. M.
Olson
,
J. W.
Glenski
,
W. T. C.
Kramer
,
E.
Aprà
, and
K.
Kowalski
,
J. Chem. Theory Comput.
10
,
4307
(
2014
).
138.
S.
Hirata
,
Theor. Chem. Acc.
116
,
2
(
2006
).
139.
C. L.
Janssen
and
H. F.
Schaefer
,
Theor. Chim. Acta
79
,
1
(
1991
).
140.
X.
Li
and
J.
Paldus
,
J. Chem. Phys.
101
,
8812
(
1994
).
141.
M.
Nooijen
and
V.
Lotrich
,
J. Mol. Struct.: THEOCHEM
547
,
253
(
2001
).
142.
M.
Nooijen
,
Int. J. Mol. Sci.
3
,
656
(
2002
).
143.
J. A.
Parkhill
,
K.
Lawler
, and
M.
Head-Gordon
,
J. Chem. Phys.
130
,
084101
(
2009
).
144.
E.
Deumens
,
V. F.
Lotrich
,
A.
Perera
,
M. J.
Ponton
,
B. A.
Sanders
, and
R. J.
Bartlett
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
1
,
895
(
2011
).
145.
M. K.
MacLeod
and
T.
Shiozaki
,
J. Chem. Phys.
142
,
051103
(
2015
).
146.
S.
Hirata
,
J. Chem. Phys.
121
,
51
(
2004
).
147.
J.
Noga
and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
86
,
7041
(
1987
).
148.
J.
Noga
and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
89
,
3401
(
1988
).
149.
G. E.
Scuseria
and
H. F.
Schaefer
,
Chem. Phys. Lett.
152
,
382
(
1988
).
150.
N.
Oliphant
and
L.
Adamowicz
,
J. Chem. Phys.
95
,
6645
(
1991
).
151.
S. A.
Kucharski
and
R. J.
Bartlett
,
Theor. Chem. Acc.
80
,
387
(
1991
).
152.
K.
Kowalski
and
P.
Piecuch
,
J. Chem. Phys.
113
,
18
(
2000
).
153.
K.
Kowalski
and
P.
Piecuch
,
J. Chem. Phys.
122
,
074107
(
2005
).
154.
S. R.
Gwaltney
and
M.
Head-Gordon
,
Chem. Phys. Lett.
323
,
21
(
2000
).
155.
S. R.
Gwaltney
and
M.
Head-Gordon
,
J. Chem. Phys.
115
,
2014
(
2001
).
156.
S.
Hirata
,
P.-D.
Fan
,
A. A.
Auer
,
M.
Nooijen
, and
P.
Piecuch
,
J. Chem. Phys.
121
,
12197
(
2004
).
157.
J.
Geertsen
,
M.
Rittby
, and
R. J.
Bartlett
,
Chem. Phys. Lett.
164
,
57
(
1989
).
158.
D. C.
Comeau
and
R. J.
Bartlett
,
Chem. Phys. Lett.
207
,
414
(
1993
).
159.
K.
Kowalski
and
P.
Piecuch
,
J. Chem. Phys.
115
,
643
(
2001
).
160.
S. A.
Kucharski
,
M.
Włoch
,
M.
Musiał
, and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
115
,
8263
(
2001
).
161.
M.
Kállay
and
J.
Gauss
,
J. Chem. Phys.
121
,
9257
(
2004
).
162.
K.
Kowalski
and
P.
Piecuch
,
J. Chem. Phys.
120
,
1715
(
2004
).
163.
J. F.
Stanton
and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
98
,
7029
(
1993
).
164.
M.
Nooijen
and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
102
,
3629
(
1995
).
165.
J. F.
Stanton
and
J.
Gauss
,
J. Chem. Phys.
103
,
1064
(
1995
).
166.
M.
Musiał
and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
119
,
1901
(
2003
).
167.
M.
Musiał
,
S. A.
Kucharski
, and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
118
,
1128
(
2003
).
168.
J. R.
Gour
and
P.
Piecuch
,
J. Chem. Phys.
125
,
234107
(
2006
).
169.
M.
Kamiya
and
S.
Hirata
,
J. Chem. Phys.
125
,
074111
(
2006
).
170.
M.
Kamiya
and
S.
Hirata
,
J. Chem. Phys.
126
,
134112
(
2007
).
171.
H.
Koch
and
P.
Jørgensen
,
J. Chem. Phys.
93
,
3333
(
1990
).
172.
J.
Pittner
,
P.
Nachtigall
,
P.
Čársky
,
J.
Mášik
, and
I.
Hubač
,
J. Chem. Phys.
110
,
10275
(
1999
).
173.
J.
Pittner
,
J. Chem. Phys.
118
,
10876
(
2003
).
174.
U. S.
Mahapatra
,
B.
Datta
, and
D.
Mukherjee
,
Mol. Phys.
94
,
157
(
1998
).
175.
U. S.
Mahapatra
,
B.
Datta
,
B.
Bandyopadhyay
, and
D.
Mukherjee
,
State-Specific Multi-Reference Coupled Cluster Formulations: Two Paradigms
(
Academic Press
,
1998
), pp.
163
193
.
176.
U. S.
Mahapatra
,
B.
Datta
, and
D.
Mukherjee
,
J. Chem. Phys.
110
,
6171
(
1999
).
177.
F. A.
Evangelista
,
W. D.
Allen
, and
H. F.
Schaefer
 III
,
J. Chem. Phys.
127
,
024102
(
2007
).
178.
F. A.
Evangelista
,
A. C.
Simmonett
,
W. D.
Allen
,
H. F.
Schaefer
 III
, and
J.
Gauss
,
J. Chem. Phys.
128
,
124104
(
2008
).
179.
K.
Bhaskaran-Nair
,
W.
Ma
,
S.
Krishnamoorthy
,
O.
Villa
,
H. J. J.
van Dam
,
E.
Aprà
, and
K.
Kowalski
,
J. Chem. Theory Comput.
9
,
1949
(
2013
).
180.
E.
Aprà
and
K.
Kowalski
,
J. Chem. Theory Comput.
12
,
1129
(
2016
).
181.
J.
Brabec
,
J.
Pittner
,
H. J. J.
van Dam
,
E.
Aprà
, and
K.
Kowalski
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
487
(
2012
).
182.
K.
Bhaskaran-Nair
,
J.
Brabec
,
E.
Aprà
,
H. J. J.
van Dam
,
J.
Pittner
, and
K.
Kowalski
,
J. Chem. Phys.
137
,
094112
(
2012
).
183.
K.
Kowalski
,
J. R.
Hammond
,
W. A.
de Jong
, and
A. J.
Sadlej
,
J. Chem. Phys.
129
,
226101
(
2008
).
184.
K.
Kowalski
,
R. M.
Olson
,
S.
Krishnamoorthy
,
V.
Tipparaju
, and
E.
Aprà
,
J. Chem. Theory Comput.
7
,
2200
(
2011
).
185.
M.
Nooijen
and
J. G.
Snijders
,
Int. J. Quantum Chem.
44
,
55
(
1992
).
186.
M.
Nooijen
and
J. G.
Snijders
,
Int. J. Quantum Chem.
48
,
15
(
1993
).
187.
M.
Nooijen
and
J. G.
Snijders
,
J. Chem. Phys.
102
,
1681
(
1995
).
188.
L.
Meissner
and
R. J.
Bartlett
,
Int. J. Quantum Chem.
48
,
67
(
1993
).
189.
E.
Deumens
,
V. F.
Lotrich
,
A. S.
Perera
,
R. J.
Bartlett
,
N.
Jindal
, and
B. A.
Sanders
,
Ann. Rep. Comput. Chem.
7
,
179
(
2011
).
190.
E.
Solomonik
,
D.
Matthews
,
J. R.
Hammond
,
J. F.
Stanton
, and
J.
Demmel
,
J. Parallel Distrib. Comput.
74
,
3176
(
2014
).
191.
C.
Peng
,
J. A.
Calvin
,
F.
Pavošević
,
J.
Zhang
, and
E. F.
Valeev
,
J. Phys. Chem. A
120
,
10231
(
2016
).
192.
E.
Epifanovsky
,
M.
Wormit
,
T.
Kuś
,
A.
Landau
,
D.
Zuev
,
K.
Khistyaev
,
P.
Manohar
,
I.
Kaliman
,
A.
Dreuw
, and
A. I.
Krylov
,
J. Comput. Chem.
34
,
2293
(
2013
).
193.
P. A. M.
Dirac
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
117
,
610
(
1928
), containing Papers of a Mathematical and Physical Character.
194.
K. G.
Dyall
and
K.
Fægri
, Jr.
,
Introduction to Relativistic Quantum Chemistry
(
Oxford University Press
,
2007
).
196.
M.
Reiher
and
A.
Wolf
,
Relativistic Quantum Chemistry
, 2nd ed. (
Wiley VCH
,
2015
).
197.
J.
Autschbach
,
N.
Govind
,
R.
Atta-Fynn
,
E. J.
Bylaska
,
J. W.
Weare
, and
W. A.
de Jong
, “
Computational tools for predictive modeling of properties in complex actinide systems
,” in
Computational Methods in Lanthanide and Actinide Chemistry
, edited by
M.
Dolg
(
John Wiley & Sons, Ltd.
,
2015
), Chap. 12, pp.
299
342
.
198.
M.
Douglas
and
N. M.
Kroll
,
Ann. Phys.
82
,
89
(
1974
).
199.
200.
201.
C.
Chang
,
M.
Pelissier
, and
P.
Durand
,
Phys. Scr.
34
,
394
(
1986
).
202.
E.
van Lenthe
, “
The ZORA equation
,” Ph.D. thesis,
University of Amsterdam
,
1996
.
203.
S.
Faas
,
J. G.
Snijders
,
J. H.
van Lenthe
,
E.
van Lenthe
, and
E. J.
Baerends
,
Chem. Phys. Lett.
246
,
632
(
1995
).
204.
P.
Nichols
,
N.
Govind
,
E. J.
Bylaska
, and
W. A.
de Jong
,
J. Chem. Theory Comput.
5
,
491
(
2009
).
205.
K. G.
Dyall
,
J. Chem. Phys.
100
,
2118
(
1994
).
206.
K. G.
Dyall
,
J. Chem. Phys.
106
,
9618
(
1997
).
207.
K. G.
Dyall
and
T.
Enevoldsen
,
J. Chem. Phys.
111
,
10000
(
1999
).
208.
D.
Peng
and
M.
Reiher
,
Theor. Chem. Acc.
131
,
1081
(
2012
).
209.
J.
Autschbach
,
D.
Peng
, and
M.
Reiher
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
4239
(
2012
).
210.
J.
Autschbach
,
Philos. Trans. R. Soc., A
372
,
20120489
(
2014
).
211.
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
13
,
710
(
2017
).
212.
O. D.
Häberlen
and
N.
Rösch
,
Chem. Phys. Lett.
199
,
491
(
1992
).
213.
T.
Nakajima
and
K.
Hirao
,
Chem. Phys. Lett.
329
,
511
(
2000
).
214.
T.
Nakajima
and
K.
Hirao
,
J. Chem. Phys.
113
,
7786
(
2000
).
215.
J. H.
van Lenthe
,
S.
Faas
, and
J. G.
Snijders
,
Chem. Phys. Lett.
328
,
107
(
2000
).
216.
J. H.
van Lenthe
and
J. N. J.
Van Lingen
,
Int. J. Quantum Chem.
106
,
2525
(
2006
).
217.
C.
van Wüllen
,
J. Chem. Phys.
109
,
392
(
1998
).
218.
C.
van Wüllen
and
C.
Michauk
,
J. Chem. Phys.
123
,
204113
(
2005
).
219.
J. M.
Mullin
,
J.
Autschbach
, and
G. C.
Schatz
,
Comput. Theor. Chem.
987
,
32
(
2012
).
220.
F. W.
Aquino
and
G. C.
Schatz
,
J. Phys. Chem. A
118
,
517
(
2014
).
221.
F.
Aquino
,
N.
Govind
, and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
6
,
2669
(
2010
).
222.
223.
M.
Dupuis
,
Comput. Phys. Commun.
134
,
150
(
2001
).
224.
P.
Verma
and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
9
,
1932
(
2013
).
225.
F.
Aquino
,
N.
Govind
, and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
7
,
3278
3292
(
2011
).
226.
J.
Autschbach
,
S.
Patchkovskii
, and
B.
Pritchard
,
J. Chem. Theory Comput.
7
,
2175
(
2011
).
227.
F.
Aquino
,
B.
Pritchard
, and
J.
Autschbach
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
598
(
2012
).
228.
C.
Shen
,
M.
Srebro-Hooper
,
T.
Weymuth
,
F.
Krausbeck
,
J. T. L.
Navarrete
,
F. J.
Ramírez
,
B.
Nieto-Ortega
,
J.
Casado
,
M.
Reiher
,
J.
Autschbach
 et al,
Chem. - Eur. J.
24
,
15067
(
2018
).
229.
F.
Krausbeck
,
J.
Autschbach
, and
M.
Reiher
,
J. Phys. Chem. A
120
,
9740
(
2016
).
230.
J. R.
Hammond
,
N.
Govind
,
K.
Kowalski
,
J.
Autschbach
, and
S. S.
Xantheas
,
J. Chem. Phys.
131
,
214103
(
2009
).
231.
M.
Jacquelin
,
W. A.
de Jong
, and
E. J.
Bylaska
, in
2017 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS)
(
IEEE Computer Society
,
2017
), pp.
234
243
.
232.
E. J.
Bylaska
,
M.
Valiev
,
R.
Kawai
, and
J. H.
Weare
,
Comput. Phys. Commun.
143
,
11
(
2002
).
233.
E. J.
Bylaska
,
K.
Tsemekhman
,
S. B.
Baden
,
J. H.
Weare
, and
H.
Jonsson
,
J. Comput. Chem.
32
,
54
(
2011
).
234.
E. J.
Bylaska
,
Annual Reports in Computational Chemistry
(
Elsevier
,
2017
), Vol. 13, pp.
185
228
.
235.
M.
Valiev
,
E. J.
Bylaska
,
A.
Gramada
, and
J. H.
Weare
, in
Reviews in Modern Quantum Chemistry: A Celebration of the Contributions of Robert G. Parr
, edited by
K. D.
Sen
(
World Scientific
,
Singapore
,
2002
).
236.
P. E.
Blöchl
and
M.
Parrinello
,
Phys. Rev. B
45
,
9413
(
1992
).
237.
E.
Cauët
,
S. A.
Bogatko
,
E. J.
Bylaska
, and
J. H.
Weare
,
Inorg. Chem.
51
,
10856
(
2012
).
238.
B.
Roux
,
Comput. Phys. Commun.
91
,
275
(
1995
).
239.
G.
Bussi
,
A.
Laio
, and
M.
Parrinello
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
090601
(
2006
).
240.
A.
Barducci
,
M.
Bonomi
, and
M.
Parrinello
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
1
,
826
(
2011
).
241.
L.
Maragliano
and
E.
Vanden-Eijnden
,
J. Chem. Phys.
128
,
184110
(
2008
).
242.
L.
Maragliano
and
E.
Vanden-Eijnden
,
Chem. Phys. Lett.
426
,
168
(
2006
).
243.
S.
Kumar
,
J. M.
Rosenberg
,
D.
Bouzida
,
R. H.
Swendsen
, and
P. A.
Kollman
,
J. Comput. Chem.
13
,
1011
(
1992
).
244.
J. J.
Rehr
and
A. L.
Ankudinov
,
J. Synchrotron Radiat.
8
,
61
(
2001
).
245.
J. J.
Rehr
and
R. C.
Albers
,
Phys. Rev. B
41
,
8139
(
1990
).
246.
A. L.
Ankudinov
,
B.
Ravel
,
J. J.
Rehr
, and
S. D.
Conradson
,
Phys. Rev. B
58
,
7565
(
1998
).
247.
E. J.
Bylaska
and
K.
Rosso
,
J. Chem. Theory Comput.
14
,
4416
(
2018
).
248.
P. L.
Silvestrelli
,
Phys. Rev. B
59
,
9703
(
1999
).
249.
A.
Damle
,
L.
Lin
, and
L.
Ying
,
J. Chem. Theory Comput.
11
,
1463
(
2015
).
250.
R.
Kawai
and
J. H.
Weare
,
J. Chem. Phys.
95
,
1151
(
1991
).
251.
P. E.
Blöchl
,
J. Chem. Phys.
103
,
7422
(
1995
).
252.
V.
Kapil
,
M.
Rossi
,
O.
Marsalek
,
R.
Petraglia
,
Y.
Litman
,
T.
Spura
,
B.
Cheng
,
A.
Cuzzocrea
,
R. H.
Meißner
,
D. M.
Wilkins
 et al,
Comput. Phys. Commun.
236
,
214
(
2019
).
253.
A. H.
Larsen
,
J. J.
Mortensen
,
J.
Blomqvist
,
I. E.
Castelli
,
R.
Christensen
,
M.
Dułak
,
J.
Friis
,
M. N.
Groves
,
B.
Hammer
,
C.
Hargus
,
E. D.
Hermes
,
P. C.
Jennings
,
P. B.
Jensen
,
J.
Kermode
,
J. R.
Kitchin
,
E. L.
Kolsbjerg
,
J.
Kubal
,
K.
Kaasbjerg
,
S.
Lysgaard
,
J. B.
Maronsson
,
T.
Maxson
,
T.
Olsen
,
L.
Pastewka
,
A.
Peterson
,
C.
Rostgaard
,
J.
Schiøtz
,
O.
Schütt
,
M.
Strange
,
K. S.
Thygesen
,
T.
Vegge
,
L.
Vilhelmsen
,
M.
Walter
,
Z.
Zeng
, and
K. W.
Jacobsen
,
J. Phys.: Condens. Matter
29
,
273002
(
2017
).
254.
G.
Klimeck
,
M.
McLennan
,
S. P.
Brophy
,
G. B.
Adams
 III
, and
M. S.
Lundstrom
,
Comput. Sci. Eng.
10
,
17
(
2008
).
255.
E. J.
Bylaska
, EMSL Arrows, https://arrows.emsl.pnnl.gov/api, 2019, online; accessed 6 December 2019.
256.
E. J.
Bylaska
,
K.
Tsemekhman
, and
F.
Gao
,
Phys. Scr.
T124
,
86
(
2006
).
257.
D. C.
Langreth
,
M.
Dion
,
H.
Rydberg
,
E.
Schröder
,
P.
Hyldgaard
, and
B. I.
Lundqvist
,
Int. J. Quantum Chem.
101
,
599
(
2005
).
258.
C.
Hartwigsen
,
S.
Goedecker
, and
J.
Hutter
,
Phys. Rev. B
58
,
3641
(
1998
).
259.
S.
Goedecker
,
M.
Teter
, and
J.
Hutter
,
Phys. Rev. B
54
,
1703
(
1996
).
260.
261.
M.
Schlipf
and
F.
Gygi
,
Comput. Phys. Commun.
196
,
36
(
2015
).
262.
R. G.
Parr
and
W.
Yang
,
Horizons of Quantum Chemistry
(
Oxford University Press
,
1994
).
263.
W. E.
Pickett
,
Rev. Mod. Phys.
61
,
433
(
1989
).
264.
J.
Ihm
,
A.
Zunger
, and
M. L.
Cohen
,
J. Phys. C: Solid State Phys.
12
,
4409
(
1979
).
265.
M. C.
Payne
,
M. P.
Teter
,
D. C.
Allan
,
T. A.
Arias
, and
J. D.
Joannopoulos
,
Rev. Mod. Phys.
64
,
1045
(
1992
).
266.
D. K.
Remler
and
P. A.
Madden
,
Mol. Phys.
70
,
921
(
1990
).
267.
G.
Kresse
and
J.
Furthmüller
,
Phys. Rev. B
54
,
11169
(
1996
).
268.
D.
Marx
and
J.
Hutter
, “
Ab initio molecular dynamics: Theory and implementation
,” in
Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry
, Vol. 1, edited by
J.
Grotendorst
(
NIC
,
2000
), pp.
301
449
.
269.
R. M.
Martin
,
Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods
(
Cambridge University Press
,
2004
).
270.
Y.
Chen
,
E. J.
Bylaska
, and
J. H.
Weare
, in
Molecular Modeling of Geochemical Reactions: An Introduction
, edited by
J. R.
Kubicki
(
John Wiley & Sons, Ltd.
,
2016
), pp.
107
149
.
271.
J. C.
Phillips
,
Phys. Rev.
112
,
685
(
1958
).
272.
J. C.
Phillips
and
L.
Kleinman
,
Phys. Rev.
116
,
287
(
1959
).
273.
B. J.
Austin
,
V.
Heine
, and
L. J.
Sham
,
Phys. Rev.
127
,
276
(
1962
).
274.
M. T.
Yin
and
M. L.
Cohen
,
Phys. Rev. B
25
,
7403
(
1982
).
275.
N. A. W.
Holzwarth
,
G. E.
Matthews
,
R. B.
Dunning
,
A. R.
Tackett
, and
Y.
Zeng
,
Phys. Rev. B
55
,
2005
(
1997
).
276.
G.
Kresse
and
D.
Joubert
,
Phys. Rev. B
59
,
1758
(
1999
).
277.
M.
Valiev
and
J. H.
Weare
,
J. Phys. Chem. A
103
,
10588
(
1999
).
278.
R.
Atta-Fynn
,
E. J.
Bylaska
, and
W. A.
De Jong
,
MRS Online Proc. Libr. Archiv.
1383
,
mrsf11-1383-a07-06
(
2012
).
279.
R.
Atta-Fynn
,
E. J.
Bylaska
, and
W. A.
de Jong
,
J. Phys. Chem. Lett.
4
,
2166
(
2013
).
280.
S. O.
Odoh
,
E. J.
Bylaska
, and
W. A.
de Jong
,
J. Phys. Chem. A
117
,
12256
(
2013
).
281.
R.
Atta-Fynn
,
E. J.
Bylaska
, and
W. A.
de Jong
,
J. Phys. Chem. A
120
,
10216
(
2016
).
282.
R.
Atta-Fynn
,
E. J.
Bylaska
, and
W. A.
de Jong
, “
Finite temperature free energy calculations in NWChem: Metadynamics and umbrella sampling-WHAM
,” http://github.com/nwchemgit/nwchem/wiki/nwchem-new-pmf.pdf.
283.
D.
Meng
,
B.
Zheng
,
G.
Lin
, and
M. L.
Sushko
,
Commun. Comput. Phys.
16
,
1298
(
2014
).
284.
D.
Osei-Kuffuor
and
J.-L.
Fattebert
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
046401
(
2014
).
285.
A.
Klamt
and
G.
Schurmann
,
J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2
1993
,
799
.
286.
A. V.
Marenich
,
C. J.
Cramer
, and
D. G.
Truhlar
,
J. Phys. Chem. B
113
,
6378
(
2009
).
287.
G. M.
Chaban
,
J. O.
Jung
, and
R. B.
Gerber
,
J. Chem. Phys.
111
,
1823
(
1999
).
288.
Y.-Y.
Chuang
,
D. G.
Truhlar
,
R. A.
Kendall
,
B. C.
Garrett
, and
T. L.
Windus
, “
DIRDYVTST
,” https://github.com/nwchemgit/nwchem/wiki/Interface, 2004, online; accessed 15 February 2020.
289.
J.
Zheng
,
J. L.
Bao
,
R.
Meana-Pañeda
,
S.
Zhang
,
B. J.
Lynch
,
J. C.
Corchado
,
Y.-Y.
Chuang
,
P. L.
Fast
,
W.-P.
Hu
,
Y.-P.
Liu
,
G. C.
Lynch
,
K. A.
Nguyen
,
C. F.
Jackels
,
A.
Fernandez Ramos
,
B. A.
Ellingson
,
V. S.
Melissas
,
J.
Villà
,
I.
Rossi
,
E. L.
Coitiño
,
J.
Pu
,
T. V.
Albu
,
A.
Ratkiewicz
,
R.
Steckler
,
B. C.
Garrett
,
A. D.
Isaacson
, and
D. G.
Truhlar
, “
Polyrate 17-C: Computer program for the calculation of chemical reaction rates for polyatomics
,” https://comp.chem.umn.edu/polyrate, 2017, online; accessed 15 February 2020.
290.
See https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/ for Atomic Simulation Environment.
291.
E. D.
Hermes
,
K.
Sargsyan
,
H. N.
Najm
, and
J.
Zádor
,
J. Chem. Theory Comput.
15
,
6536
(
2019
).
292.
See https://github.com/zadorlab/sella for Sella: A utility for finding first order saddle points.
293.
E. J.
Bylaska
,
J. Q.
Weare
, and
J. H.
Weare
,
J. Chem. Phys.
139
,
074114
(
2013
).
294.
H.
Jónsson
,
G.
Mills
, and
K.
Jacobsen
, “
Nudged elastic band method for finding minimum energy paths of transitions
,” in
Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations
, edited by
B. J.
Berne
,
G.
Ciccotti
, and
D. F.
Coker
(
World Scientific
,
1998
), pp.
385
404
.
295.
G.
Henkelman
and
H.
Jónsson
,
J. Chem. Phys.
113
,
9978
(
2000
).
296.
G.
Henkelman
,
B. P.
Uberuaga
, and
H.
Jónsson
,
J. Chem. Phys.
113
,
9901
(
2000
).
297.
S.
Smidstrup
,
A.
Pedersen
,
K.
Stokbro
, and
H.
Jónsson
,
J. Chem. Phys.
140
,
214106
(
2014
).
298.
W.
E
,
W.
Ren
, and
E.
Vanden-Eijnden
,
J. Chem. Phys.
126
,
164103
(
2007
).
299.
V. E.
Henson
, in
Computational Imaging
, Vol. 5016, edited by
C. A.
Bouman
and
R. L.
Stevenson
(
SPIE
,
2003
), pp.
36
48
.
300.
E. J.
Bylaska
, “
Python-NEB
,” https://bitbucket.org/ebylaska/python-neb.
301.
T. P.
Straatsma
and
J. A.
McCammon
,
J. Comput. Chem.
11
,
943
(
1990
).
302.
T. P.
Straatsma
,
M.
Philippopoulos
, and
J. A.
McCammon
,
Comput. Phys. Commun.
128
,
377
(
2000
).
303.
T. P.
Straatsma
,
J. Phys.: Conf. Ser.
16
,
287
(
2005
).
304.
T. P.
Straatsma
and
D. G.
Chavarría-Miranda
,
Comput. Phys. Commun.
184
,
2634
(
2013
).
305.
T. P.
Straatsma
and
V.
Helms
,
Molecular Dynamics Module of NWChem - Design and Application in Protein Simulations
(
World Scientific Pub. Co.
,
2000
), pp.
70
82
.
306.
W.
Gu
,
T.
Frigato
,
T. P.
Straatsma
, and
V.
Helms
,
Angew. Chem., Int. Ed.
46
,
2939
(
2007
).
307.
R. D.
Lins
and
T. P.
Straatsma
,
Biophys. J.
81
,
1037
(
2001
).
308.
R. M.
Shroll
and
T. P.
Straatsma
,
Biopolymers
65
,
395
(
2002
).
309.
T. P.
Straatsma
, in
Abstracts of Papers of the American Chemical Society
(
American Chemical Society
,
2005
), Vol. 230, p.
U1295
.
310.
T. A.
Soares
and
T. P.
Straatsma
,
Mol. Simul.
34
(
3
),
295
(
2008
).
311.
T. A.
Soares
,
T. P.
Straatsma
, and
R. D.
Lins
,
J. Braz. Chem. Soc.
19
(
2
),
312
(
2008
).
312.
R. D.
Lins
,
E. R.
Vorpagel
,
M.
Guglielmi
, and
T. P.
Straatsma
,
Biomacromolecules
9
,
29
(
2008
).
313.
R. M.
Shroll
and
T. P.
Straatsma
,
Mol. Simul.
29
,
1
(
2003
).
314.
R. M.
Shroll
and
T. P.
Straatsma
,
Biophys. J.
84
,
1765
(
2003
).
315.
T. P.
Straatsma
, in
Abstracts of Paper of the American Chemical Society
(
American Chemical Society
,
2003
), Vol. 225, p.
U805
.
316.
A. R.
Felmy
,
C.
Liu
, and
T. P.
Straatsma
,
Geochim. Cosmochim. Acta
69
(
10
),
A171
(
2005
).
317.
T. P.
Straatsma
, “
Lipopolysaccharide membranes and membrane proteins of Pseudomonas aeruginosa studied by computer simulation
,” in
Recent Progress in Computational Sciences and Engineering
, Lecture Series on Computer and Computational Sciences (
VSP Brill
,
2006
), Vol. 7B, pp.
519
525
.
318.
T. A.
Soares
and
T. P.
Straatsma
,
AIP Conf. Proc.
963
,
1375
(
2007
).
319.
T. P.
Straatsma
and
T. A.
Soares
,
Proteins: Struct., Funct., Bioinf.
74
,
475
(
2009
).
320.
U.
Essmann
,
L.
Perera
,
M. L.
Berkowitz
,
T.
Darden
,
H.
Lee
, and
L. G.
Pedersen
,
J. Chem. Phys.
103
,
8577
(
1995
).
321.
J. W.
Ponder
and
D. A.
Case
, “
Protein simulations
,”
Advances in Protein Chemistry
Vol. 66 (
Academic Press
,
2003
), pp.
27
85
.
322.
K.
Vanommeslaeghe
,
E.
Hatcher
,
C.
Acharya
,
S.
Kundu
,
S.
Zhong
,
J. E.
Shim
,
E.
Darian
,
O.
Guvench
,
P.
Lopes
,
I.
Vorobyov
, and
J. A.
MacKerell
,
J. Comput. Chem.
31
,
671
(
2010
).
323.
C. I.
Bayly
,
P.
Cieplak
,
W.
Cornell
, and
P. A.
Kollman
,
J. Phys. Chem.
97
,
10269
(
1993
).
324.
W. D.
Cornell
,
P.
Cieplak
,
C. I.
Bayly
, and
P. A.
Kollman
,
J. Am. Chem. Soc.
115
,
9620
(
1993
).
325.
T. P.
Straatsma
and
J. A.
McCammon
,
J. Chem. Phys.
95
,
1175
(
1991
).
326.
T. P.
Straatsma
and
J. A.
McCammon
,
Methods Enzymol.
202
,
497
(
1991
).
327.
T. P.
Straatsma
and
J. A.
McCammon
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
43
,
407
(
1992
).
328.
T. P.
Straatsma
,
M.
Zacharias
, and
J. A.
McCammon
, “
Free energy difference calculations in biomolecular systems
,” in
Computer Simulation of Biomolecular Systems
, edited by
W. F.
van Gunsteren
, et al
(
ESCOM
,
Leiden
,
1993
), pp.
349
367
.
329.
T. P.
Straatsma
, “
Free energy by molecular simulation
,” in
Reviews in Computational Chemistry
, edited by
K. B.
Lipkowitz
and
D. B.
Boyd
(
John Wiley & Sons, Ltd.
,
2007
), Vol. IX, pp.
81
127
.
330.
T. P.
Straatsma
, “
Free energy simulations
,” in
Encyclopedia of Computational Chemistry
, edited by
P.
von Rague Schleyer
(
American Cancer Society
,
2002
), pp.
1083
1089
.
331.
T. P.
Straatsma
,
H. J. C.
Berendsen
, and
A. J.
Stam
,
Mol. Phys.
57
,
89
(
1986
).
332.
M.
Zacharias
,
T. P.
Straatsma
, and
J. A.
McCammon
,
J. Chem. Phys.
100
,
9025
(
1994
).
333.
T. P.
Straatsma
,
AIP Conf. Proc.
963
,
1379
(
2007
).
334.
E. S.
Peterson
,
E. G.
Stephan
,
A. L.
Corrigan
,
R. D.
Lins
,
T. A.
Soares
,
R. E.
Scarberry
,
L. K.
Williams
,
S. J.
Rose
,
C.
Lai
,
T. J.
Critchlow
, and
T. P.
Straatsma
, in
Proceedings of the International Conference on Bioinformatics and Computational Biology, Las Vegas, NV, July 14–17
,
2008
.
335.
T. P.
Straatsma
and
J. A.
McCammon
,
IBM Syst. J.
40
,
328
(
2001
).
336.
A. V.
Marenich
,
C. J.
Cramer
,
D. G.
Truhlar
,
C. A.
Guido
,
B.
Mennucci
,
G.
Scalmani
, and
M. J.
Frisch
,
Chem. Sci.
2
,
2143
(
2011
).
337.
M.
Valiev
,
B. C.
Garrett
,
M.-K.
Tsai
,
K.
Kowalski
,
S. M.
Kathmann
,
G. K.
Schenter
, and
M.
Dupuis
,
J. Chem. Phys.
127
,
051102
(
2007
).
338.
M.
Valiev
,
E. J.
Bylaska
,
M.
Dupuis
, and
P. G.
Tratnyek
,
J. Phys. Chem. A
112
,
2713
(
2008
).
339.
D.
Case
,
I.
Ben-Shalom
,
S.
Brozell
,
D.
Cerutti
,
T.
Cheatham
 III
,
V.
Cruzeiro
,
R. D. T. A.
Darden
,
D.
Ghoreishi
,
G.
Giambasu
,
T.
Giese
,
M.
Gilson
,
H.
Gohlke
,
A.
Goetz
,
N. H. D.
Greene
,
R.
Harris
,
Y.
Huang
,
S.
Izadi
,
A.
Kovalenko
,
R.
Krasny
,
T.
Kurtzman
,
T.
Lee
,
S.
LeGrand
,
P.
Li
,
J. L. C.
Lin
,
T.
Luchko
,
R.
Luo
,
V.
Man
,
D.
Mermelstein
,
K.
Merz
,
Y.
Miao
,
G.
Monard
,
C.
Nguyen
,
H.
Nguyen
,
A.
Onufriev
,
F.
Pan
,
R.
Qi
,
D.
Roe
,
A.
Roitberg
,
C.
Sagui
,
S.
Schott-Verdugo
,
J.
Shen
,
C. L.
Simmerling
,
J.
Smith
,
J.
Swails
,
R.
Walker
,
J.
Wang
,
H.
Wei
,
L.
Wilson
,
R.
Wolf
,
X.
Wu
,
L.
Xiao
,
Y.
Xiong
,
D.
York
, and
P.
Kollman
,
AMBER 2019
(
University of California
,
San Francisco
,
2019
).
340.
T. A.
Soares
,
M. A.
Osman
, and
T. P.
Straatsma
,
J. Chem. Theory Comput.
3
,
1569
(
2007
).