We present pyVPT2, a program to perform second-order vibrational perturbation theory (VPT2) computations to obtain anharmonic vibrational frequencies. This program is written in Python and can utilize any of the several quantum chemistry programs that have been interfaced to the QCEngine project of the Molecular Sciences Software Institute (MolSSI). The requisite single point energy, gradient, or Hessian computations can be automatically performed in a distributed-parallel fashion by optionally using the MolSSI’s QCFractal software. With pyVPT2, VPT2 anharmonic frequencies can now be computed using quantum chemistry programs that lack their own VPT2 capabilities.
REFERENCES
1.
R.
Di Felice
, M. L.
Mayes
, R. M.
Richard
, D. B.
Williams-Young
, G. K.-L.
Chan
, W. A.
de Jong
, N.
Govind
, M.
Head-Gordon
, M. R.
Hermes
, K.
Kowalski
, X.
Li
, H.
Lischka
, K. T.
Mueller
, E.
Mutlu
, A. M. N.
Niklasson
, M. R.
Pederson
, B.
Peng
, R.
Shepard
, E. F.
Valeev
, M.
van Schilfgaarde
, B.
Vlaisavljevich
, T. L.
Windus
, S. S.
Xantheas
, X.
Zhang
, and P. M.
Zimmerman
, “A perspective on sustainable computational chemistry software development and integration
,” J. Chem. Theory Comput.
19
, 7056
–7076
(2023
).2.
S.
Lehtola
, “A call to arms: Making the case for more reusable libraries
,” J. Chem. Phys.
159
, 180901
(2023
).3.
K.
Raghavachari
, G. W.
Trucks
, J. A.
Pople
, and M.
Head-Gordon
, “A fifth-order perturbation comparison of electron correlation theories
,” Chem. Phys. Lett.
157
, 479
–483
(1989
).4.
D. P.
Tew
, W.
Klopper
, M.
Heckert
, and J.
Gauss
, “Basis set limit CCSD(T) harmonic vibrational frequencies
,” J. Phys. Chem. A
111
, 11242
–11248
(2007
).5.
C.
Puzzarini
, M.
Biczysko
, and V.
Barone
, “Accurate anharmonic vibrational frequencies for uracil: The performance of composite schemes and hybrid CC/DFT model
,” J. Chem. Theory Comput.
7
, 3702
–3710
(2011
).6.
A. G.
Watrous
, B. R.
Westbrook
, and R. C.
Fortenberry
, “F12-TZ-cCR: A methodology for faster and still highly accurate quartic force fields
,” J. Phys. Chem. A
125
, 10532
–10540
(2021
).7.
P. R.
Franke
, J. F.
Stanton
, and G. E.
Douberly
, “How to VPT2: Accurate and intuitive simulations of CH stretching infrared spectra using VPT2+K with large effective Hamiltonian resonance treatments
,” J. Phys. Chem. A
125
, 1301
–1324
(2021
).8.
B. R.
Westbrook
and R. C.
Fortenberry
, “pbqff: Push-button quartic force fields
,” J. Chem. Theory Comput.
19
, 2606
–2615
(2023
).9.
D. G. A.
Smith
, A. T.
Lolinco
, Z. L.
Glick
, J.
Lee
, A.
Alenaizan
, T. A.
Barnes
, C. H.
Borca
, R.
Di Remigio
, D. L.
Dotson
, S.
Ehlert
, A. G.
Heide
, M. F.
Herbst
, J.
Hermann
, C. B.
Hicks
, J. T.
Horton
, A. G.
Hurtado
, P.
Kraus
, H.
Kruse
, S. J. R.
Lee
, J. P.
Misiewicz
, L. N.
Naden
, F.
Ramezanghorbani
, M.
Scheurer
, J. B.
Schriber
, A. C.
Simmonett
, J.
Steinmetzer
, J. R.
Wagner
, L.
Ward
, M.
Welborn
, D.
Altarawy
, J.
Anwar
, J. D.
Chodera
, A.
Dreuw
, H. J.
Kulik
, F.
Liu
, T. J.
Martínez
, D. A.
Matthews
, I.
Schaefer
, F.
Henry
, J.
Šponer
, J. M.
Turney
, L.-P.
Wang
, N.
De Silva
, R. A.
King
, J. F.
Stanton
, M. S.
Gordon
, T. L.
Windus
, C. D.
Sherrill
, and L. A.
Burns
, “Quantum chemistry common driver and databases (QCDB) and quantum chemistry engine (QCEngine): Automation and interoperability among computational chemistry programs
,” J. Chem. Phys.
155
, 204801
(2021
).10.
D. G. A.
Smith
, D.
Altarawy
, L. A.
Burns
, M.
Welborn
, L. N.
Naden
, L.
Ward
, S.
Ellis
, B. P.
Pritchard
, and T. D.
Crawford
, “The MolSSI QCArchive project: An open-source platform to compute, organize, and share quantum chemistry data
,” Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
11
, e1491
(2021
).11.
P. M.
Nelson
, Z. L.
Glick
, and C. D.
Sherrill
, “Approximating large-basis coupled-cluster theory vibrational frequencies using focal-point approximations
,” J. Chem. Phys.
159
, 094104
(2023
).12.
L.-P.
Wang
and C.
Song
, “Geometry optimization made simple with translation and rotation coordinates
,” J. Chem. Phys.
144
, 214108
(2016
).13.
R.
King
and A.
Heide
(2017). “Optking: A molecular geometry optimization program
,” Github. https://github.com/psi-rking/optking14.
Y.
Qiu
, L.-P.
Wang
, D.
Smith
, J.
Horton
, H. J. D.
Dotson
, and M.
Feng
, lpwgroup/torsiondrive: Release 1.1.0, 2021
.15.
D. G. A.
Smith
, L. A.
Burns
, A. C.
Simmonett
, R. M.
Parrish
, M. C.
Schieber
, R.
Galvelis
, P.
Kraus
, H.
Kruse
, R.
Di Remigio
, A.
Alenaizan
, A. M.
James
, S.
Lehtola
, J. P.
Misiewicz
, M.
Scheurer
, R. A.
Shaw
, J. B.
Schriber
, Y.
Xie
, Z. L.
Glick
, D. A.
Sirianni
, J. S.
O’Brien
, J. M.
Waldrop
, A.
Kumar
, E. G.
Hohenstein
, B. P.
Pritchard
, B. R.
Brooks
, H. F.
Schaefer
, A. Y.
Sokolov
, K.
Patkowski
, A. E.
DePrince
, U.
Bozkaya
, R. A.
King
, F. A.
Evangelista
, J. M.
Turney
, T. D.
Crawford
, and C. D.
Sherrill
, “Psi4 1.4: Open-source software for high-throughput quantum chemistry
,” J. Chem. Phys.
152
, 184108
(2020
).16.
D. A.
Matthews
, L.
Cheng
, M. E.
Harding
, F.
Lipparini
, S.
Stopkowicz
, T.-C.
Jagau
, P. G.
Szalay
, J.
Gauss
, and J. F.
Stanton
, “Coupled-cluster techniques for computational chemistry: The CFOUR program package
,” J. Chem. Phys.
152
, 214108
(2020
).17.
E.
Aprà
, E. J.
Bylaska
, W. A.
de Jong
, N.
Govind
, K.
Kowalski
, T. P.
Straatsma
, M.
Valiev
, H. J. J.
van Dam
, Y.
Alexeev
, J.
Anchell
, V.
Anisimov
, F. W.
Aquino
, R.
Atta-Fynn
, J.
Autschbach
, N. P.
Bauman
, J. C.
Becca
, D. E.
Bernholdt
, K.
Bhaskaran-Nair
, S.
Bogatko
, P.
Borowski
, J.
Boschen
, J.
Brabec
, A.
Bruner
, E.
Cauët
, Y.
Chen
, G. N.
Chuev
, C. J.
Cramer
, J.
Daily
, M. J. O.
Deegan
, J.
Dunning
, T.
H.
, M.
Dupuis
, K. G.
Dyall
, G. I.
Fann
, S. A.
Fischer
, A.
Fonari
, H.
Früchtl
, L.
Gagliardi
, J.
Garza
, N.
Gawande
, S.
Ghosh
, K.
Glaesemann
, A. W.
Götz
, J.
Hammond
, V.
Helms
, E. D.
Hermes
, K.
Hirao
, S.
Hirata
, M.
Jacquelin
, L.
Jensen
, B. G.
Johnson
, H.
Jónsson
, R. A.
Kendall
, M.
Klemm
, R.
Kobayashi
, V.
Konkov
, S.
Krishnamoorthy
, M.
Krishnan
, Z.
Lin
, R. D.
Lins
, R. J.
Littlefield
, A. J.
Logsdail
, K.
Lopata
, W.
Ma
, A. V.
Marenich
, J.
Martin del Campo
, D.
Mejia-Rodriguez
, J. E.
Moore
, J. M.
Mullin
, T.
Nakajima
, D. R.
Nascimento
, J. A.
Nichols
, P. J.
Nichols
, J.
Nieplocha
, A.
Otero-de-la Roza
, B.
Palmer
, A.
Panyala
, T.
Pirojsirikul
, B.
Peng
, R.
Peverati
, J.
Pittner
, L.
Pollack
, R. M.
Richard
, P.
Sadayappan
, G. C.
Schatz
, W. A.
Shelton
, D. W.
Silverstein
, D. M. A.
Smith
, T. A.
Soares
, D.
Song
, M.
Swart
, H. L.
Taylor
, G. S.
Thomas
, V.
Tipparaju
, D. G.
Truhlar
, K.
Tsemekhman
, T.
Van Voorhis
, Á.
Vázquez-Mayagoitia
, P.
Verma
, O.
Villa
, A.
Vishnu
, K. D.
Vogiatzis
, D.
Wang
, J. H.
Weare
, M. J.
Williamson
, T. L.
Windus
, K.
Woliński
, A. T.
Wong
, Q.
Wu
, C.
Yang
, Q.
Yu
, M.
Zacharias
, Z.
Zhang
, Y.
Zhao
, and R. J.
Harrison
, “NWChem: Past, present, and future
,” J. Chem. Phys.
152
, 184102
(2020
).18.
G. M. J.
Barca
, C.
Bertoni
, L.
Carrington
, D.
Datta
, N.
De Silva
, J. E.
Deustua
, D. G.
Fedorov
, J. R.
Gour
, A. O.
Gunina
, E.
Guidez
, T.
Harville
, S.
Irle
, J.
Ivanic
, K.
Kowalski
, S. S.
Leang
, H.
Li
, W.
Li
, J. J.
Lutz
, I.
Magoulas
, J.
Mato
, V.
Mironov
, H.
Nakata
, B. Q.
Pham
, P.
Piecuch
, D.
Poole
, S. R.
Pruitt
, A. P.
Rendell
, L. B.
Roskop
, K.
Ruedenberg
, T.
Sattasathuchana
, M. W.
Schmidt
, J.
Shen
, L.
Slipchenko
, M.
Sosonkina
, V.
Sundriyal
, A.
Tiwari
, J. L.
Galvez Vallejo
, B.
Westheimer
, M.
Włoch
, P.
Xu
, F.
Zahariev
, and M. S.
Gordon
, “Recent developments in the general atomic and molecular electronic structure system
,” J. Chem. Phys.
152
, 154102
(2020
).19.
H.-J.
Werner
, P. J.
Knowles
, F. R.
Manby
, J. A.
Black
, K.
Doll
, A.
Hesselmann
, D.
Kats
, A.
Köhn
, T.
Korona
, D. A.
Kreplin
, Q.
Ma
, I.
Miller
, F.
Thomas
, A.
Mitrushchenkov
, K. A.
Peterson
, I.
Polyak
, G.
Rauhut
, and M.
Sibaev
, “The Molpro quantum chemistry package
,” J. Chem. Phys.
152
, 144107
(2020
).20.
E.
Epifanovsky
, A. T. B.
Gilbert
, X.
Feng
, J.
Lee
, Y.
Mao
, N.
Mardirossian
, P.
Pokhilko
, A. F.
White
, M. P.
Coons
, A. L.
Dempwolff
, Z.
Gan
, D.
Hait
, P. R.
Horn
, L. D.
Jacobson
, I.
Kaliman
, J.
Kussmann
, A. W.
Lange
, K. U.
Lao
, D. S.
Levine
, J.
Liu
, S. C.
McKenzie
, A. F.
Morrison
, K. D.
Nanda
, F.
Plasser
, D. R.
Rehn
, M. L.
Vidal
, Z.-Q.
You
, Y.
Zhu
, B.
Alam
, B. J.
Albrecht
, A.
Aldossary
, E.
Alguire
, J. H.
Andersen
, V.
Athavale
, D.
Barton
, K.
Begam
, A.
Behn
, N.
Bellonzi
, Y. A.
Bernard
, E. J.
Berquist
, H. G. A.
Burton
, A.
Carreras
, K.
Carter-Fenk
, R.
Chakraborty
, A. D.
Chien
, K. D.
Closser
, V.
Cofer-Shabica
, S.
Dasgupta
, M.
de Wergifosse
, J.
Deng
, M.
Diedenhofen
, H.
Do
, S.
Ehlert
, P.-T.
Fang
, S.
Fatehi
, Q.
Feng
, T.
Friedhoff
, J.
Gayvert
, Q.
Ge
, G.
Gidofalvi
, M.
Goldey
, J.
Gomes
, C. E.
González-Espinoza
, S.
Gulania
, A. O.
Gunina
, M. W. D.
Hanson-Heine
, P. H. P.
Harbach
, A.
Hauser
, M. F.
Herbst
, M.
Hernández Vera
, M.
Hodecker
, Z. C.
Holden
, S.
Houck
, X.
Huang
, K.
Hui
, B. C.
Huynh
, M.
Ivanov
, Á.
Jász
, H.
Ji
, H.
Jiang
, B.
Kaduk
, S.
Kähler
, K.
Khistyaev
, J.
Kim
, G.
Kis
, P.
Klunzinger
, Z.
Koczor-Benda
, J. H.
Koh
, D.
Kosenkov
, L.
Koulias
, T.
Kowalczyk
, C. M.
Krauter
, K.
Kue
, A.
Kunitsa
, T.
Kus
, I.
Ladjánszki
, A.
Landau
, K. V.
Lawler
, D.
Lefrancois
, S.
Lehtola
, R. R.
Li
, Y.-P.
Li
, J.
Liang
, M.
Liebenthal
, H.-H.
Lin
, Y.-S.
Lin
, F.
Liu
, K.-Y.
Liu
, M.
Loipersberger
, A.
Luenser
, A.
Manjanath
, P.
Manohar
, E.
Mansoor
, S. F.
Manzer
, S.-P.
Mao
, A. V.
Marenich
, T.
Markovich
, S.
Mason
, S. A.
Maurer
, P. F.
McLaughlin
, M. F. S. J.
Menger
, J.-M.
Mewes
, S. A.
Mewes
, P.
Morgante
, J. W.
Mullinax
, K. J.
Oosterbaan
, G.
Paran
, A. C.
Paul
, S. K.
Paul
, F.
Pavošević
, Z.
Pei
, S.
Prager
, E. I.
Proynov
, Á.
Rák
, E.
Ramos-Cordoba
, B.
Rana
, A. E.
Rask
, A.
Rettig
, R. M.
Richard
, F.
Rob
, E.
Rossomme
, T.
Scheele
, M.
Scheurer
, M.
Schneider
, N.
Sergueev
, S. M.
Sharada
, W.
Skomorowski
, D. W.
Small
, C. J.
Stein
, Y.-C.
Su
, E. J.
Sundstrom
, Z.
Tao
, J.
Thirman
, G. J.
Tornai
, T.
Tsuchimochi
, N. M.
Tubman
, S. P.
Veccham
, O.
Vydrov
, J.
Wenzel
, J.
Witte
, A.
Yamada
, K.
Yao
, S.
Yeganeh
, S. R.
Yost
, A.
Zech
, I. Y.
Zhang
, X.
Zhang
, Y.
Zhang
, D.
Zuev
, A.
Aspuru-Guzik
, A. T.
Bell
, N. A.
Besley
, K. B.
Bravaya
, B. R.
Brooks
, D.
Casanova
, J.-D.
Chai
, S.
Coriani
, C. J.
Cramer
, G.
Cserey
, I.
DePrince
, A.
Eugene
, J.
DiStasio
, A.
Robert
, A.
Dreuw
, B. D.
Dunietz
, T. R.
Furlani
, I.
Goddard
, A.
William
, S.
Hammes-Schiffer
, T.
Head-Gordon
, W. J.
Hehre
, C.-P.
Hsu
, T.-C.
Jagau
, Y.
Jung
, A.
Klamt
, J.
Kong
, D. S.
Lambrecht
, W.
Liang
, N. J.
Mayhall
, C. W.
McCurdy
, J. B.
Neaton
, C.
Ochsenfeld
, J. A.
Parkhill
, R.
Peverati
, V. A.
Rassolov
, Y.
Shao
, L. V.
Slipchenko
, T.
Stauch
, R. P.
Steele
, J. E.
Subotnik
, A. J. W.
Thom
, A.
Tkatchenko
, D. G.
Truhlar
, T.
Van Voorhis
, T. A.
Wesolowski
, K. B.
Whaley
, I.
Woodcock
, H.
Lee
, P. M.
Zimmerman
, S.
Faraji
, P. M. W.
Gill
, M.
Head-Gordon
, J. M.
Herbert
, and A. I.
Krylov
, “Software for the frontiers of quantum chemistry: An overview of developments in the Q-Chem 5 package
,” J. Chem. Phys.
155
, 084801
(2021
).21.
S. G.
Balasubramani
, G. P.
Chen
, S.
Coriani
, M.
Diedenhofen
, M. S.
Frank
, Y. J.
Franzke
, F.
Furche
, R.
Grotjahn
, M. E.
Harding
, C.
Hättig
, A.
Hellweg
, B.
Helmich-Paris
, C.
Holzer
, U.
Huniar
, M.
Kaupp
, A.
Marefat Khah
, S.
Karbalaei Khani
, T.
Müller
, F.
Mack
, B. D.
Nguyen
, S. M.
Parker
, E.
Perlt
, D.
Rappoport
, K.
Reiter
, S.
Roy
, M.
Rückert
, G.
Schmitz
, M.
Sierka
, E.
Tapavicza
, D. P.
Tew
, C.
van Wüllen
, V. K.
Voora
, F.
Weigend
, A.
Wodyński
, and J. M.
Yu
, “TURBOMOLE: Modular program suite for ab initio quantum-chemical and condensed-matter simulations
,” J. Chem. Phys.
152
, 184107
(2020
).22.
S.
Seritan
, C.
Bannwarth
, B. S.
Fales
, E. G.
Hohenstein
, C. M.
Isborn
, S. I. L.
Kokkila-Schumacher
, X.
Li
, F.
Liu
, N.
Luehr
, J. W.
Snyder
, Jr., C.
Song
, A. V.
Titov
, I. S.
Ufimtsev
, L.-P.
Wang
, and T. J.
Martínez
, “TeraChem: A graphical processing unit-accelerated electronic structure package for large-scale ab initio molecular dynamics
,” Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
11
, e1494
(2021
).23.
H. H.
Nielsen
, “The vibration-rotation energies of molecules
,” Rev. Mod. Phys.
23
, 90
–136
(1951
).24.
V.
Barone
, “Anharmonic vibrational properties by a fully automated second-order perturbative approach
,” J. Chem. Phys.
122
, 014108
(2004
).25.
W. J.
Morgan
, D. A.
Matthews
, M.
Ringholm
, J.
Agarwal
, J. Z.
Gong
, K.
Ruud
, W. D.
Allen
, J. F.
Stanton
, and H. F. I.
Schaefer
, “Geometric energy derivatives at the complete basis set limit: Application to the equilibrium structure and molecular force field of formaldehyde
,” J. Chem. Theory Comput.
14
, 1333
–1350
(2018
).26.
C.
Puzzarini
, J.
Bloino
, N.
Tasinato
, and V.
Barone
, “Accuracy and interpretability: The devil and the holy grail. new routes across old boundaries in computational spectroscopy
,” Chem. Rev.
119
, 8131
–8191
(2019
).27.
M.
Sheng
, F.
Silvestrini
, M.
Biczysko
, and C.
Puzzarini
, “Structural and vibrational properties of amino acids from composite schemes and double-hybrid DFT: Hydrogen bonding in serine as a test case
,” J. Phys. Chem. A
125
, 9099
–9114
(2021
).28.
J.
Hoja
and A. D.
Boese
, “The V30 benchmark set for anharmonic vibrational frequencies of molecular dimers
,” J. Chem. Phys.
161
, 234110
(2024
).29.
R. C.
Fortenberry
, “Quantum chemistry and astrochemistry: A match made in the heavens
,” J. Phys. Chem. A
128
, 1555
–1565
(2024
).30.
J. M.
Bowman
, “Self-consistent field energies and wavefunctions for coupled oscillators
,” J. Chem. Phys.
68
, 608
–610
(1978
).31.
J. M.
Bowman
, “The self-consistent-field approach to polyatomic vibrations
,” Acc. Chem. Res.
19
, 202
–208
(1986
).32.
J. M.
Bowman
, K.
Christoffel
, and F.
Tobin
, “Application of SCF-SI theory to vibrational motion in polyatomic molecules
,” J. Phys. Chem.
83
, 905
–912
(1979
).33.
K. M.
Christoffel
and J. M.
Bowman
, “Investigations of self-consistent field, scf ci and virtual stateconfiguration interaction vibrational energies for a model three-mode system
,” Chem. Phys. Lett.
85
, 220
–224
(1982
).34.
J. M. L.
Martin
, T. J.
Lee
, P. R.
Taylor
, and J.
François
, “The anharmonic force field of ethylene, C2H4, by means of accurate ab initio calculations
,” J. Chem. Phys.
103
, 2589
–2602
(1995
).35.
W. C.
Ermler
and B. J.
Krohn
, “Nuclear corrections to molecular properties. V. Refinements in ab initio normal-coordinate potential energy and property surfaces for water and their effect on the vibrational analysis
,” J. Chem. Phys.
67
, 1360
–1374
(1977
).36.
T. H.
Dunning
, “Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. I. The atoms boron through neon and hydrogen
,” J. Chem. Phys.
90
, 1007
–1023
(1989
).37.
R. A.
Kendall
, T. H.
Dunning
, and R. J.
Harrison
, “Electron affinities of the first-row atoms revisited. systematic basis sets and wave functions
,” J. Chem. Phys.
96
, 6796
–6806
(1992
).© 2025 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2025
Author(s)
You do not currently have access to this content.