Behörighetskrav

120 hp med 40 p/60 hp kemi eller fysik. Kemisk bindning med beräkningskemi, 10 hp eller motsv.

Mål

Efter fullgjord kurs skall studenten kunna

• Beskriva hur olika molekyler, vätskor och fasta material kan modelleras och vidare hur dessa modeller kan lösas med hjälp av olika sorters simuleringar.
• Tillämpa simuleringar på viktiga system i bulk och vid ytor rörande både små molekyler och makromolekyler. Ha kännedom om begränsningar i både modellerna och simuleringsmetoderna.
• Härleda rörelseekvationerna från grundläggande fysikaliska principer.
• Visa en grundläggande förståelse för kvantmekaniska/klassiska hybrid metoder.
• Redogöra för fri energi begreppet och hur man binder samman mikroskopiska egenskaper som parpotentialer med makroskopiska storheter, dvs. redogöra för hur tillståndssummor och fri energi hör ihop. Kunna förklara jämvikt och fasövergångar i termer av fri energi och sammanhörande storheter som kemisk potential och entropi.
• Känna till och kunna beskriva olika beräkningsmetoder som används för att bestämma den fria energin. Kunna göra en analys om när man bör använda vilken metod. Häri bör man också kunna redogöra för olika ensembler. Redogöra för hur man kan använda sig av dessa metoder för att simulera fasjämvikter och fasövergångar.
• Ha insikt om moderna simuleringsverktyg såsom parallellberäkningar, klusterförflyttningar, slumptalsgenerering, visualisering och databehandling.

Innehåll

Molekyldynamik, Monte Carlo, Brownsk dynamik. Lagrangian, Hamiltonian. Extended Lagrangian metoder. Simulering i olika ensembler. Force fields för molekyler, vätskor och fasta material. Flerkropps och polarisationsmodeller. Beräkning av hastighetskonstanter. Hybridmetoder, Tillståndssummor och fri energi. Fri energi beräkningar med bl.a. extended ensemble. Fasjämvikt och fasövergångar. Simuleringar i bulk, vid ytor, av polymerer, kolloider och andra makromolekyler.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner och laborationer.

Examination

Skriftliga prov anordnas vid slutet av kursen och/eller under kursens gång och motsvarar 3 hp. Laborationer och projekt/inlämningsuppgifter motsvarar 2 hp. För godkänt betyg krävs att alla delmoment bedömts godkända. Slutbetyget motsvarar en sammanvägning av resultatet av det skriftliga provet och laborationerna.