PřF:C9930 Metody kvantové chemie - Informace o předmětu

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Čt 8:00–9:50 C04/211

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• 1)Úvodní motivace. Co je cílem aplikací kvantové mechaniky v chemii? Jak vybrat strukturní model, které metody použít a jak analyzovat výsledky? Ilustrace na dvou výzkumných projektech: AuI3 – potlačení Jahn-Tellerovy distorze interakcí s mřížkou supravodiče a Dimethylfosfát jako model páteře DNA – závislost chemického posuvu na torzních úhlech. 2)Postuláty a teorémy kvantové mechaniky: vlnová funkce jako úplný popis systému. Alternativa v rámci teorie DFT: elektronová hustota jako úplný popis systému. 3)Metoda Hartree-Fockova: připomenutí principu a důraz na praktické aspekty. Příklad vstupu a analýza výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Varianty RHF, UHF a ROHF. 4)Metoda konfigurační interakce (CI). Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci pro molekulu H2 a RHF disociační problém. 5)Poruchová teorie (PT) v kvantové chemii – princip, základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO) a v ab initio výpočtech (MP2, MP3). 6)Některé další korelované metody: metoda “coupled cluster” (CC) a princip multireferenčních metod (MR-CI, MCSCF). 7)Metoda DFT : důraz na praktické aspekty a dosažitelnou přesnost s využitím současných funkcionálů hustoty. Výhody a nevýhody oproti tradičním ab initio metodám. 8)Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO), model Atoms in Molecules (AIM), elektronová lokalizační funkce (ELF) a nové varianty této metody. 9)Jak získat modely pro výpočty: Techniky optimalizace geometrie. Pojem rovnovážné geometrie, pojem povrchu potenciální energie (PES) a způsoby prohledávání PES. 10)Vlnová funkce a elektronová hustota: výpočet molekulových vlastností. Co jsou molekulové vlastnosti a jak je obecně získávat poruchově nebo pomocí derivací energie. Konkrétně pro vibrační frekvence a magnetické vlastnosti molekul. Analýza výsledků. 11) Modelování komplexních systémů: simulace pohybu, modely solventu, vliv na struktury a molekulové vlastnosti.. 12) Závěrečné poznámky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• JENSEN, Frank. Introduction to Computational Chemistry. New York: J. Wiley & Sons Ltd., 1999. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

• Statistika zápisu (jaro 2010, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2010/C9930