PředmětyPředměty(verze: 849)
Předmět, akademický rok 2019/2020
   Přihlásit přes CAS
Molekulární simulace - NUFY068
Anglický název: Molecular Simulations
Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2017
Semestr: oba
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: 1/1 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 > Učitelství fyziky
Anotace -
Poslední úprava: POSPISIL/MFF.CUNI.CZ (04.04.2008)
Přednáška navazuje na základní kurs fyziky kondenzované fáze. Cílem je prezentovat posluchačům učitelství nový trend ve studiu struktury a vlastností látek, aplikovatelný ve vývoji nových materiálů. Obsahem jsou teoretické základy molekulárních simulací s využitím empirických potenciálů - molekulární mechaniky a molekulární dynamiky. Na praktických příkladech jsou molekulární simulace procvičovány s využitím výkonné grafiky a programového systému Cerius2 a Material Studio. Z důvodů omezené kapacity laboratoře probíhá výuka v obou semestrech, student si zapíše jeden z nich. Určeno pro navazující magisterské studium UVVP MF/SŠ.
Cíl předmětu
Poslední úprava: POSPISIL/MFF.CUNI.CZ (04.04.2008)

Seznámení posluchačů s nejnovějšími metodami a postupy pří vývoji nových materiálů s požadovanými vlastnostmi.

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 (1h) a cvičení (1h)

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: POSPISIL/MFF.CUNI.CZ (04.04.2008)

Úloha molekulárních simulací pro pochopení vztahů struktury a vlastností látek. Molekulární mechanika a molekulární dynamika. Oblasti využití molekulárních simulací ve fyzice, chemii a materiálovém výzkumu. Vizualizace krystalových struktur pomocí výkonné grafiky a programovéhl systému Cerius, demonstrace 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. Vazební energie v harmonické aproximaci. Anharmonicita potenciálů. Úhlové vazební členy, deformace vazebních úhlů, torzní členy. Nevazební interakce, van der Waals - typy VDW potenciálů, vodíková vazba, elektrostatické interakce, metody výpočtu nábojů, Ewaldova sumace. Strategie modelování: Stavba a parametrizace modelů. Sestavení výrazu pro energii - nalezení vhodné aproximace. Základní typy silových polí pro molekulární simulace. Volba silových polí. Strategie minimalizace. Úloha experimentu při tvorbě strategie modelování a při ověření výsledků modelování, vibrační spektroskopie a rtg difrakce jako komplementární metody komplexní strukturní analýzy. Interpretace výsledků molekulárně mechanických simulací. Praktické příklady molekulárně mechanických simulací při studiu struktur a vazeb. Molekulární dynamika: Deterministická molekulární dynamika, integrace Newtonových rovnic, stochastické metody (Monte Carlo) v molekulární dynamice, generování statistických souborů, kontrola teploty v molekulární dynamice. Strategie molekulárně dynamických simulací. Studium dynamických dějů - sorpce, difuze, fázových přechodů.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK