提到量子化学计算软件，Gaussian 和 Q-Chem 这两个名字一定绕不开。它们都和诺贝尔化学奖有着千丝万缕的联系，Gaussian 由 1998 年诺贝尔化学奖得主 John A. Pople 开发，而 Q-Chem 同样由 Pople 团队的成员主导开发，两者可以说是一脉相承的 “同门师兄弟”。但它们在功能、性能、适用场景等方面又各有特点，今天咱们就来好好对比一番。
先从历史背景和开发团队说起。Gaussian 自 1970 年问世以来，已经经历了多次版本迭代，最新版本是 Gaussian 16（G16）。它的出现彻底改变了计算化学领域，让量子化学计算从理论走向实际应用，为无数科研工作者提供了强大的工具。而 Q-Chem 成立于 1993 年，最早是由一批随 Pople 离开 Gaussian 公司的科学家创建的，从 1999 年第一个版本发布至今，也已经发展成为一个功能十分强大的量子化学程序。两者都有着深厚的学术背景和强大的技术支持，这也为它们在量子化学领域的地位奠定了基础。
在功能方面，Gaussian 和 Q-Chem 都支持从 DFT/HF 到各种高级的 post-HF 计算方法，能够进行分子能量计算、结构优化、化学反应研究、振动光谱预测等。不过，Q-Chem 在一些特定功能上表现得更为出色。比如，Q-Chem 支持达到 MP2 精度但速度更快的 IR-MP2 方法，还支持处理化学键断裂和自由基问题的高阶耦合簇方法，以及实现 SCF 收敛到指定占据态的 MOM 方法。此外，Q-Chem 改进了短程相互作用的处理，在不损失计算精度的前提下，极大地加速了能量和力的计算。而 Gaussian 在高阶导数、优化和 IRC 算法、溶剂模型等方面更具优势，并且其输入文件相对更简单，容易上手。
计算速度和性能也是用户比较关心的问题。从搜索结果来看，Q-Chem 的计算速度在同类方法中比 Gaussian 快得多，尤其是在处理大分子体系时。例如，Q-Chem 的 RI-MP2 方法比 MP2 快一个数量级。这主要得益于 Q-Chem 采用了全新的方法理论、最先进的算法和现代的编程技术。不过，Gaussian 也在不断优化，其最新版本 G16 新增了对机器学习势函数、高精度激发态方法及周期性体系的增强支持。
用户评价和社区支持方面，Gaussian 由于先发优势，拥有庞大的用户基础和丰富的学习资源。它的输入文件格式和操作习惯已经被广泛接受，网上有大量的教程、案例和讨论论坛，用户遇到问题很容易找到解决方案。而 Q-Chem 的用户规模相对较小，学习资源和辅助工具也不如 Gaussian 丰富。不过，Q-Chem 提供优秀的个人技术支持服务，并且支持 Linux、Windows 以及 Mac OS 等操作系统。此外，Q-Chem 还有一些第三方软件可以辅助使用，如 WebMO、GabEdit 等。
价格也是一个重要的考虑因素。Q-Chem 的售价大约为 Gaussian 的一半左右，其中还包含了一个价值 100 美元的 NBO 5.0 程序。而 Gaussian 的价格相对亲民，甚至个人用户也能负担得起。不过，Q-Chem 的许可证与机器绑定，这可能会影响用户的使用灵活性，而 Gaussian 的许可证相对更灵活一些。
在实际应用方面，Gaussian 在分子间相互作用计算、振动斯塔克效应研究等领域有广泛的应用案例。而 Q-Chem 在析氧反应（OER）催化剂研究等高端领域也有出色表现，能够支持复杂体系的结构演变分析。例如，香港城市大学楼雄文教授团队在研究 Ni-Fe 双金属磷化物的 OER 活性时，就利用 Q-Chem 的理论计算支持，揭示了 Fe 位点优先氧化对催化活性的关键作用。
总的来说，Gaussian 和 Q-Chem 各有优劣。如果你是初学者，或者需要进行常规的量子化学计算，Gaussian 可能是更好的选择，因为它更容易上手，社区支持也更完善。如果你需要进行一些高端的、复杂的计算，或者对计算速度有较高要求，Q-Chem 可能更适合你。当然，具体的选择还需要根据你的研究需求、预算和个人偏好来决定。
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