PředmětyPředměty(verze: 849)
Předmět, akademický rok 2019/2020
   Přihlásit přes CAS
Molekulární simulace v chemické fyzice - NBCM055
Anglický název: Molecular Simulations in Chemical Physics
Zajišťuje: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2017 do 2019
Semestr: oba
E-Kredity: 5
Rozsah, examinace: 2/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Poznámka: předmět lze zapsat v ZS i LS
Garant: RNDr. Petr Kovář, Ph.D.
doc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Biofyzika a chemická fyzika
Anotace -
Poslední úprava: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. (29.01.2019)
Použití empirických silových polí k popisu krystalového pole - molekulární mechanika. Anharmonicita krystalového potenciálu a symetrie vazeb, tepelný pohyb atomů - molekulární dynamika. Predikce struktur a vlastností na základě kombinace modelováni a experimentu (rtg. difrakce a IČ spektroskopie). Modelování struktur molekul a polymerů. Modelování struktur krystalů a krystalových struktur. Využití v materiálovém výzkumu: reakce v pevné fázi - interkalace, sorpce. Jevy na rozhraní fází a na površích. Studium struktur polymerních sítí a kapalných krystalů. Studium konformačního chování molekul a vztah k biologické aktivitě. Z důvodů kapacity počítačové laboratoře probíhá v obou semestrech.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: POSPISIL/MFF.CUNI.CZ (05.04.2008)

Seznámení posluchačů s nejnovějšími poznatky ve vývoji nových materiálů.

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D. (09.10.2017)

Zisk zápočtu je podmínkou pro konání zkoušky.

Zápočet je vázán na zápočtový výpočetní úkol, předpokládá se, že budou opravné termíny pro zisk zápočtu i zkoušky.

Literatura
Poslední úprava: POSPISIL/MFF.CUNI.CZ (04.04.2008)

P. Comba, T.W. Hambley: Molecular Modeling of Inorganic Compouds, VCH, 1995, Weinheim.

W. Gans, A. Amann, J. C. A. Boeyens: Fundamental Principles of Molecular Modeling, Plenum Press, 1996, New York.

M. A. C. Nascimento ed.: The Chemistry of the XXI Century - Molecular Modeling, World Scientific Publishing, 1994, Singapore.

C.R.A. Catlow, A.M. Stoneham and Sir J. M. Thomas eds.: New methods for modelling processes within solids and at their surfaces, Oxford science publications, 1993, Cambridge

Vassilios Galiatsatos ed.: Molecular simulation methods for predicting polymer properties, Wiley, 2005, New Jersey.

Metody výuky -
Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D. (09.10.2017)

Přednáška (2 hod) a praktické cvičení (1 hod)

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D. (11.10.2017)

Zkouška sestává z písemné přípravy a ústní části. Písemná příprava předchází části ústní. Student obdrží tři otázky, každá otázka je hodnocena známkou a výsledná známka je průměrnou známkou ze známek u jednotlivých otázek. Je-li jedna z otázek hodnocena známkou nevyhověl(a) znamená to nesplnění zkoušky. Nesložení zkoušky znamená, že při příštím termínu budou položeny opět tři otázky.

Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Sylabus -
Poslední úprava: doc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D. (28.01.2019)

Úloha molekulárních simulací pro pochopení vztahů struktury a vlastností látek. Oblasti praktického využití molekulárních simulací ve fyzice, chemii a materiálovém výzkumu. Vizualizace krystalových struktur pomocí programového systému Materials Studio, ukázky vztahu struktury a vlastností na vybraných příkladech. Demonstrace vztahu typu struktur, jejich symetrie a tvaru difraktogramů. Molekulární mechanika: popis energie molekulárních systémů a krystalů pomocí empirických silových polí. Vazebná energie v harmonické a anharmonické aproximaci. Úhlové vazební členy, deformace vazebních úhlů, torzní členy. Nevazební interakce, van der Waals - typy vdW potenciálů, vodíková vazba, elektrostatické interakce, metody výpočtu nábojů.

Strategie modelování: stavba a parametrizace modelů, sestavení výrazu pro energii - nalezení vhodné aproximace. Základní typy silových polí pro molekulární simulace. Volba silových polí. Strategie optimalizace založená na experimentálních datech. Klíčová úloha experimentálních dat při tvorbě postupu modelování a při ověření výsledků modelování. Rtg. difrakce, chemická analýza, TEM, termogravimetrie a vibrační spektroskopie jako komplementární metody komplexní strukturní analýzy pro interpretaci výsledků molekulárně mechanických simulací. Praktické příklady molekulárně mechanických simulací při studiu struktur a vazeb. Možnosti využití molekulární dynamiky pro studium dynamických dějů v materiálech - sorpce, difuse, fázové přechody.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK