Teoretiska och beräkningsbaserade verktyg för kemister

Mål

Kursen behandlar teori och principer för termodynamik, densitetsfunktionalteori (DFT), tidsberoende densitetsfunktionalteori och molekyldynamiksimuleringar (MD) på en avancerad nivå, ur ett molekylcentrerat perspektiv för DFT och ett polymercentrerat perspektiv för MD. Kursen syftar till att ge kursdeltagarna djupgående kunskaper inom molekylmodellering och simuleringar samt hur dessa tekniker kan användas och kombineras för att förklara och förutsäga de strukturella, morfologiska och spektrala egenskaperna hos olika molekyler. Efter att ha slutfört kursen förväntas studenten kunna:

• välja lämpliga beräkningsmetoder för att förutsäga molekylers strukturella och spektrala egenskaper
• använda molekyldynamik för att förstå morfologiska egenskaper hos polymerer och bulkmaterial
• tillämpa de grundläggande principerna för termodynamik med avseende på molekyldynamiksimuleringar
• självständigt använda grundläggande programvara för DFT- och MD-simuleringar

Innehåll

TERMODYNAMIK:

• Termodynamikens lagar, entropi, Helmholtz och Gibbs energier, fasdiagram, termodynamisk beskrivning av blandningar

DENSITETSFUNKTIONALTEORI (DFT):

• Vad är densitetsfunktionalteori (DFT)? Den grundläggande formalismenen för DFT och val av funktional för kvantkemiska beräkningar. Principer för tidsberoende (TD) DFT och relationen till spektroskopiska observabler.

MOLEKYLDYNAMIK (MD):

• Introduktion till molekyldynamiksimuleringar, grundläggande statistisk mekanik, kraftfält i MD, fri energi-beräkningar, förbättrad sampling, grovkornig molekyldynamik (CGMD) och polymersimuleringar.