Theoretical chemistry 0600-S2-EN-TC

Wykład:

1) Teoria grup
a) Pojęcie grupy
b) Elementy i operacje symetrii
c) Tabliczki mnożenia grup
d) Grupy punktowe cząsteczek
e) Określanie grupy punktowej (dla cząsteczki)

2) Funkcje bazowe
a) Orbitale typu Slatera a orbitale gaussowskie
b) Klasyfikacja zestawów bazowych: minimalny zestaw bazowy, zestaw typu Double Zeta (DZ), Triple Zeta (TZ), Quadruple Zeta (QZ), Quintuple/Pentuple Zeta (PZ/5Z), split-valence (rozdzielona powłoka walencyjna), baza z funkcjami polaryzacyjnymi, baza z funkcjami rozproszonymi (diffuse functions)
c) Równowaga zestawu bazowego
d) Wykładniki
e) Skontraktowane zestawy bazowe i funkcje skontraktowane
f) Zestawy bazowe typu Pople’a
g) Zestawy bazowe Dunninga-Huzinagi
h) Zestawy bazowe typu Ahlrichsa
i) Zestawy bazowe zgodne z korelacją (correlation consistent)
j) Zestawy bazowe zgodne z polaryzacją (pc)

3) Podstawy mechaniki kwantowej (MK):
a) Mechanika klasyczna a mechanika kwantowa
b) Postulaty mechaniki kwantowej
c) Hamiltonian

4) Przybliżenie Borna-Oppenheimera i powierzchnia energii potencjalnej (PES)

5) Optymalizacja geometrii:
a) Wektor gradientu
b) Metody optymalizacji: metoda najszybszego spadku, metody gradientów sprzężonych, metody Newtona-Raphsona, metoda pseudo-Newtona-Raphsona

6) Analiza częstości drgań

7) Metoda Hartree-Focka (HF/SCF):
a) Hamiltonian:
b) Wyznacznik Slatera
c) Energia Hartree-Focka
d) Operator Focka
e) Równania Hartree-Focka
f) Twierdzenie Koopmansa
g) LCAO i równania Roothaana-Halla
h) Macierz gęstości
i) Pole samouzgodnione (SCF)
j) RHF a ROHF a UHF

8) Teoria funkcjonału gęstości (DFT)
a) Gęstość elektronowa
b) Historia
c) Twierdzenia Hohenberga-Kohna
d) DFT bezorbitalowe (OF-DFT)
e) Energia kinetyczna
f) DFT Kohna-Shama (KS-DFT)
g) Funkcjonały wymiany i korelacji
h) LDA/LSDA
i) GGA
j) meta-GGA
k) Funkcjonały hybrydowe
l) Rozdział zasięgu (Range-Separation)
m) Korelacja dynamiczna dalekiego zasięgu (dyspersja): DFT-D
n) Korelacja dynamiczna dalekiego zasięgu (dyspersja): NLC
o) Parametryzacja
p) Funkcjonały – skuteczność
r) Trudne zagadnienia
s) Funkcjonały podwójnie hybrydowe (Double Hybrid)
t) Siatka (grid)
u) Wady i zalety DFT

9) Metody uwzględniania korelacji elektronowej:
a) CI
b) Metody CI z obciętą przestrzenią konfiguracyjną (Truncated CI)
c) Metoda wielokonfiguracyjnego pola samouzgodnionego (MCSCF)
d) Wielociałowa teoria zaburzeń
e) Teoria zaburzeń Möllera-Plesseta (MP)
f) Energia korelacji

10) Oddziaływania międzycząsteczkowe

11) Właściwości elektryczne

Laboratorium (pracownia komputerowa):

Część praktyczna, czyli laboratorium komputerowe, oparta będzie na pakietach obliczeniowych GAMESS (obliczenia kwantowochemiczne). W czasie zajęć w laboratorium komputerowym studenci zapoznają się z zastosowaniem metod kwantowo-chemicznych do różnorodnych zagadnień chemicznych. Duży nacisk położony będzie na zakres stosowalności metod, źródeł błędów, ich wady i zalety. Studenci otrzymają samodzielne zadanie do wykonania. Wykonanie tych zadań będzie podstawą zaliczenia.