XTB MCP Server / XTB MCP 服务器

English

Overview

The XTB MCP Server is a Model Context Protocol (MCP) server that provides comprehensive tools for generating Extended Tight-Binding (XTB) quantum chemistry calculation input files. This server integrates seamlessly with AI assistants like Claude, Cursor, and Windsurf to enable intelligent quantum chemistry workflow automation.

Key Features

Complete XTB Input Generation: Support for all major calculation types (singlepoint, optimization, frequency, scan, MD)
Multiple XTB Methods: GFN0, GFN1, GFN2, and GFN-FF force field support
Structure Format Conversion: XYZ ↔ COORD ↔ Gaussian format handling
Advanced Sampling Methods: Metadynamics, pathfinder, normal mode following
Wavefunction Analysis: Orbital analysis, population analysis, spectroscopy
ONIOM Calculations: Multi-layer QM/MM calculations
Input Validation: Comprehensive validation with detailed error reporting
Rich Documentation: Extensive parameter documentation and examples

Project Structure

xtb-mcp-server/
├── main.py                     # MCP server entry point
├── requirements.txt            # Python dependencies
├── DEPLOYMENT_GUIDE.md         # Deployment instructions
├── PROJECT_SUMMARY.md          # Project overview
├── run_tests.py               # Test runner
├── test_mcp_functionality.py  # MCP functionality tests
├── final_validation.py        # Final validation script
├── xtb_input_generator/       # Core generator module
│   ├── __init__.py
│   ├── generator.py           # Main XTB input generator
│   └── structure_utils.py     # Structure format utilities
├── resources/                 # Template and documentation resources
│   ├── templates/             # XTB input templates
│   │   ├── singlepoint.xtb_tpl
│   │   ├── optimization.xtb_tpl
│   │   ├── frequency.xtb_tpl
│   │   ├── scan.xtb_tpl
│   │   ├── md.xtb_tpl
│   │   ├── sampling/          # Enhanced sampling templates
│   │   ├── wavefunction/      # Wavefunction analysis templates
│   │   └── advanced/          # Advanced calculation templates
│   ├── parameters/            # Method parameter documentation
│   │   ├── gfn0.md
│   │   ├── gfn1.md
│   │   └── gfn2.md
│   ├── formats/               # Input format specifications
│   │   └── input_spec.md
│   └── help/                  # Help documentation
│       └── faq.md
└── tests/                     # Comprehensive test suite
    ├── test_generator.py      # Generator functionality tests
    ├── test_structure_utils.py # Structure utility tests
    └── test_mcp_server.py     # MCP server integration tests

Installation

Clone the repository:

git clone <repository-url>
cd xtb-mcp-server

Install dependencies:
```
pip install -r requirements.txt
```
Run tests to verify installation:
```
python run_tests.py
```

MCP Configuration

Claude Desktop

Add to your Claude Desktop configuration file (claude_desktop_config.json):

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"],
      "env": {}
    }
  }
}

Cursor

Add to your Cursor MCP configuration:

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
    }
  }
}

Windsurf

Configure in Windsurf settings:

{
  "mcp": {
    "servers": {
      "xtb-mcp-server": {
        "command": "python",
        "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
      }
    }
  }
}

Usage Examples

Example 1: Basic Geometry Optimization

User: "Generate XTB input files for water molecule geometry optimization using GFN2 method"

AI Assistant Response:

I'll generate XTB input files for water molecule geometry optimization using the GFN2 method.

[Uses generate_xtb_input_package tool]

Generated files:
- structure.xyz: Water molecule coordinates
- xcontrol: Optimization settings with GFN2 method
- run_xtb.sh: Execution script

The optimization will use tight convergence criteria and the GFN2 method for accurate results.

Example 2: Frequency Calculation with Solvent

User: "I need to run a frequency calculation for benzene in toluene solvent. Can you set up the input files?"

AI Assistant Response:

I'll set up frequency calculation input files for benzene in toluene solvent.

[Uses generate_xtb_input_package tool with frequency calculation type and toluene solvent]

Generated files include:
- Benzene structure in XYZ format
- xcontrol file with frequency calculation settings
- Toluene solvent model (GBSA)
- Temperature set to 298.15 K

The calculation will provide vibrational frequencies and thermodynamic properties.

Example 3: Enhanced Sampling Setup

User: "Set up a metadynamics simulation for conformational sampling of a flexible molecule"

AI Assistant Response:

I'll configure a metadynamics simulation for conformational sampling.

[Uses generate_enhanced_sampling_input tool]

Generated metadynamics setup:
- Collective variables: dihedral angles
- Gaussian height: 0.1 kcal/mol
- Gaussian width: 0.2 radians
- Deposition frequency: every 100 steps
- Temperature: 300 K

This will efficiently explore the conformational space of your molecule.

Example 4: Structure Format Conversion

User: "Convert this Gaussian input to XYZ format for XTB calculations"

AI Assistant Response:

I'll convert your Gaussian input file to XYZ format for XTB calculations.

[Uses convert_structure_file_format tool]

Conversion successful:
- Extracted molecular geometry from Gaussian input
- Generated clean XYZ format
- Preserved atomic coordinates and elements
- Ready for XTB calculations

The converted structure is now compatible with all XTB calculation types.

Available Tools

generate_xtb_input_package: Generate complete XTB input file packages
convert_structure_file_format: Convert between molecular structure formats
validate_xtb_input_files: Validate XTB input file syntax and parameters
generate_xcontrol_file: Generate XTB control files with specific settings
explain_xtb_parameters: Get detailed explanations of XTB parameters
generate_enhanced_sampling_input: Set up enhanced sampling calculations
generate_wavefunction_analysis_input: Configure wavefunction analysis
generate_oniom_input: Set up multi-layer ONIOM calculations
generate_spectroscopy_input: Configure spectroscopy calculations
analyze_trajectory: Analyze molecular dynamics trajectories

Resources

The server provides access to extensive documentation and templates:

Templates: Pre-configured input templates for all calculation types
Parameters: Detailed documentation for GFN0, GFN1, and GFN2 methods
Formats: Input format specifications and examples
Help: FAQ and troubleshooting guides

中文

概述

XTB MCP 服务器是一个模型上下文协议（MCP）服务器，为生成扩展紧束缚（XTB）量子化学计算输入文件提供全面的工具。该服务器与 Claude、Cursor 和 Windsurf 等 AI 助手无缝集成，实现智能量子化学工作流自动化。

主要功能

完整的 XTB 输入生成：支持所有主要计算类型（单点、优化、频率、扫描、分子动力学）
多种 XTB 方法：支持 GFN0、GFN1、GFN2 和 GFN-FF 力场
结构格式转换：XYZ ↔ COORD ↔ Gaussian 格式处理
高级采样方法：元动力学、路径搜索、正常模式跟踪
波函数分析：轨道分析、布居分析、光谱学
ONIOM 计算：多层 QM/MM 计算
输入验证：全面验证和详细错误报告
丰富文档：广泛的参数文档和示例

项目结构

xtb-mcp-server/
├── main.py                     # MCP 服务器入口点
├── requirements.txt            # Python 依赖
├── DEPLOYMENT_GUIDE.md         # 部署指南
├── PROJECT_SUMMARY.md          # 项目概述
├── run_tests.py               # 测试运行器
├── test_mcp_functionality.py  # MCP 功能测试
├── final_validation.py        # 最终验证脚本
├── xtb_input_generator/       # 核心生成器模块
│   ├── __init__.py
│   ├── generator.py           # 主要 XTB 输入生成器
│   └── structure_utils.py     # 结构格式工具
├── resources/                 # 模板和文档资源
│   ├── templates/             # XTB 输入模板
│   │   ├── singlepoint.xtb_tpl
│   │   ├── optimization.xtb_tpl
│   │   ├── frequency.xtb_tpl
│   │   ├── scan.xtb_tpl
│   │   ├── md.xtb_tpl
│   │   ├── sampling/          # 增强采样模板
│   │   ├── wavefunction/      # 波函数分析模板
│   │   └── advanced/          # 高级计算模板
│   ├── parameters/            # 方法参数文档
│   │   ├── gfn0.md
│   │   ├── gfn1.md
│   │   └── gfn2.md
│   ├── formats/               # 输入格式规范
│   │   └── input_spec.md
│   └── help/                  # 帮助文档
│       └── faq.md
└── tests/                     # 全面测试套件
    ├── test_generator.py      # 生成器功能测试
    ├── test_structure_utils.py # 结构工具测试
    └── test_mcp_server.py     # MCP 服务器集成测试

安装

克隆仓库：

git clone <repository-url>
cd xtb-mcp-server

安装依赖：
```
pip install -r requirements.txt
```
运行测试验证安装：
```
python run_tests.py
```

MCP 配置

Claude Desktop

在 Claude Desktop 配置文件（claude_desktop_config.json）中添加：

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"],
      "env": {}
    }
  }
}

Cursor

在 Cursor MCP 配置中添加：

{
  "mcpServers": {
    "xtb-mcp-server": {
      "command": "python",
      "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
    }
  }
}

Windsurf

在 Windsurf 设置中配置：

{
  "mcp": {
    "servers": {
      "xtb-mcp-server": {
        "command": "python",
        "args": ["path/to/xtb-mcp-server/main.py"]
      }
    }
  }
}

使用示例

示例 1：基本几何优化

用户： "为水分子生成使用 GFN2 方法的几何优化 XTB 输入文件"

AI 助手回应：

我将为水分子生成使用 GFN2 方法的几何优化 XTB 输入文件。

[使用 generate_xtb_input_package 工具]

生成的文件：
- structure.xyz：水分子坐标
- xcontrol：使用 GFN2 方法的优化设置
- run_xtb.sh：执行脚本

优化将使用紧收敛标准和 GFN2 方法以获得准确结果。

示例 2：溶剂中的频率计算

用户： "我需要在甲苯溶剂中对苯进行频率计算。你能设置输入文件吗？"

AI 助手回应：

我将为苯在甲苯溶剂中的频率计算设置输入文件。

[使用带有频率计算类型和甲苯溶剂的 generate_xtb_input_package 工具]

生成的文件包括：
- XYZ 格式的苯结构
- 带有频率计算设置的 xcontrol 文件
- 甲苯溶剂模型（GBSA）
- 温度设置为 298.15 K

计算将提供振动频率和热力学性质。

示例 3：增强采样设置

用户： "为柔性分子的构象采样设置元动力学模拟"

AI 助手回应：

我将为构象采样配置元动力学模拟。

[使用 generate_enhanced_sampling_input 工具]

生成的元动力学设置：
- 集体变量：二面角
- 高斯高度：0.1 kcal/mol
- 高斯宽度：0.2 弧度
- 沉积频率：每 100 步
- 温度：300 K

这将有效探索分子的构象空间。

示例 4：结构格式转换

用户： "将这个 Gaussian 输入转换为 XTB 计算的 XYZ 格式"

AI 助手回应：

我将把您的 Gaussian 输入文件转换为 XTB 计算的 XYZ 格式。

[使用 convert_structure_file_format 工具]

转换成功：
- 从 Gaussian 输入中提取分子几何
- 生成清洁的 XYZ 格式
- 保留原子坐标和元素
- 准备用于 XTB 计算

转换后的结构现在与所有 XTB 计算类型兼容。

可用工具

generate_xtb_input_package：生成完整的 XTB 输入文件包
convert_structure_file_format：在分子结构格式之间转换
validate_xtb_input_files：验证 XTB 输入文件语法和参数
generate_xcontrol_file：生成具有特定设置的 XTB 控制文件
explain_xtb_parameters：获取 XTB 参数的详细解释
generate_enhanced_sampling_input：设置增强采样计算
generate_wavefunction_analysis_input：配置波函数分析
generate_oniom_input：设置多层 ONIOM 计算
generate_spectroscopy_input：配置光谱学计算
analyze_trajectory：分析分子动力学轨迹

资源

服务器提供对广泛文档和模板的访问：

模板：所有计算类型的预配置输入模板
参数：GFN0、GFN1 和 GFN2 方法的详细文档
格式：输入格式规范和示例
帮助：FAQ 和故障排除指南

许可证

本项目采用 MIT 许可证。

贡献

欢迎贡献！请提交 Pull Request 或创建 Issue 来报告错误或建议功能。

支持

如有问题或需要支持，请查看 resources/help/faq.md 或创建 Issue。

XTB

XTB MCP Server / XTB MCP 服务器

English

Overview

Key Features

Project Structure

Installation

MCP Configuration

Claude Desktop

Cursor

Windsurf

Usage Examples

Example 1: Basic Geometry Optimization

Example 2: Frequency Calculation with Solvent

Example 3: Enhanced Sampling Setup

Example 4: Structure Format Conversion

Available Tools

Resources

中文

概述

主要功能

项目结构

安装

MCP 配置

Claude Desktop

Cursor

Windsurf

使用示例

示例 1：基本几何优化

示例 2：溶剂中的频率计算

示例 3：增强采样设置

示例 4：结构格式转换

可用工具

资源

许可证

贡献

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