Kursplan för Kvantkemiska beräkningsmetoder för molekyler och material

Computational Quantum Chemistry for Molecules and Materials

Det finns en senare version av kursplanen.

Kursplan

  • 10 högskolepoäng
  • Kurskod: 1KB273
  • Utbildningsnivå: Avancerad nivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Kemi A1F, Fysik A1F

    Förklaring av koder

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå

    • G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    • G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    • G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    • GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

    Avancerad nivå

    • A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    • A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    • A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    • AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2013-03-21
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: HT 2013
  • Behörighet: 120 hp med 60 hp kemi eller fysik. Kemisk bindning med beräkningskemi, 10 hp
  • Ansvarig institution: Institutionen för kemi - Ångström

Mål

Efter godkänd kurs ska studenten kunna

  • reflektera över hur kvantkemiska beräkningar kan ge unik information och förståelse om egenskaper hos molekyler och material
  • redogöra för de centrala delarna av kvantkemisk beräkningsmetodik för molekyler, med tonvikt på statisk och dynamisk elektronkorrelation
  • redogöra för de centrala aspekterna av kvantkemisk beräkningsmetodik för fasta material, ytor och gränssnitt, med särskilt fokus på periodiska beräkningar
  • tillämpa några av ovanstående metoder och modeller i praktiska kvantkemiska beräkningar och tolka erhållna resultat
  • diskutera de viktigaste för- och nackdelarna med de metoder som diskuteras på kursen och ha förmåga att välja adekvat beräkningsmetod för specifik beräkningskemisk frågeställning
  • redogöra för de grundläggande principerna för några metoder som kombinerar kvantmekanik och kraftfält (QM/MM) och som kan användas för stora system, både molekyler och fasta material
  • diskutera huvudaspekterna av forskningsartiklar i tillämpad kvantkemi
  • diskutera några av de viktiga aktuella problem- och frågeställningarna inom området kvantkemiska metoder och beräkningar
  • redogöra för, och reflektera över, några aspekter av kvantkemins roll inom modern beräkningskemi och e-vetenskap, såsom multiskalmodellering och materialdesign.

Innehåll

Kursens tonvikt ligger på hur kvantkemiska beräkningar kan tillämpas på enskilda molekyler och på kondenserade system (fast fas, ytor, nanomaterial), t.ex. för energi- och miljötillämpningar och i katalys, liksom de teoretiska grunderna för detta. Elektronkorrelerade metoder liksom beräkning av elektronstruktur "från bindningar till band" är centrala. Kursen orienterar också om kvantkemi som en byggnadssten inom multiskal-modellering. Kursen inleds med en kort översikt av de kvantmekaniska postulaten, och några viktiga begrepp och beteckningar inom kvantmekaniken.
Följande begrepp diskuteras under kursen: Potentialenergiytor, elektroniska egenskaper. Hartree-Fock-teori (restricted och unrestricted) för molekyler, DFT-teori, öppna-skal-system, Slater-determinanter, statisk och dynamisk elektronkorrelation (CI, CC, CASSCF, MPn). Periodiska DFT-beräkningar för material, basset av plana vågor, DOS (density of electronic states), kvantkemiska modeller för beskrivning av omgivningseffekter. Icke-periodiska metoder för kondenserad materia. QM/MM-metodik. Beräkning och tolkning av molekyl- och materialegenskaper.

Undervisning

Föreläsningar, datorlaborationer, litteraturuppgift.

Examination

Skriftligt prov anordnas vid slutet av kursen och motsvarar 6 hp. Laborationer och litteraturprojekt med muntlig redovisningmotsvarar tillsammans 4 hp. Slutbetyget motsvarar en sammanvägning av resultaten av det skriftliga provet, laborationerna och litteraturuppgiften.

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: HT 2013

I bibliotekets söktjänst kan du se om en titel finns elektroniskt.

  • Jensen, Frank Introduction to computational chemistry

    2. ed.: Chichester: Wiley, cop. 2007

    Se bibliotekets söktjänst

  • Dronskowski, Richard Computational chemistry of solid state materials : a guide for materials scientists, chemists, physicists and others

    Weinheim: Wiley-VCH, cop. 2005

    Se bibliotekets söktjänst