Główne kierunki rozwoju chemii teoretycznej

Na wykładzie przedstawione zostaną współcześnie wykorzystywane metody chemii kwantowej dla cząsteczek, kompleksów cząsteczkowych i układów periodycznych, a także współczesne metody modelowania molekularnego.

Wykład jest przeznaczony dla studentów Szkoły Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych na kierunku chemicznym.

Program rozpoczyna repetytorium z kluczowych aspektów chemii kwantowej. Przypomniane zostaną fundamenty teoretyczne, m.in. teoria Hartree-Focka oraz przybliżenie Borna-Oppenheimera, stanowiące bazę dla takich pojęć jak energia elektronowa, orbitale molekularne, konfiguracje elektronowe, hiperpowierzchnia energii potencjalnej czy energia ruchu jąder. W dalszej części kursu słuchacze zapoznają się ze współczesnymi metodami struktury elektronowej uwzględniającymi korelację elektronową (m.in. teoria sprzężonych klasterów, teoria Møllera-Plesseta oraz metody jawnego uwzględniania korelacji elektronowej). Poruszone zostaną także zagadnienia skalowania nakładów obliczeniowych dla dużych układów (lokalna teoria korelacji elektronowej) oraz teoria funkcjonału gęstości elektronowej (DFT). Kolejne zagadnienie w ramach kursu to wyznaczanie własności molekularnych innych niż energia oraz i obliczenia dla elektronowych stanów wzbudzonych. Osobny wykład zostanie poświęcony oddziaływaniom międzycząsteczkowym i rachunkowi zaburzeń o adaptowanej symetrii (SAPT). Program obejmuje również nowoczesne metody przewidywania struktur krystalicznych i własności układów periodycznych. Słuchacze zostaną zaznajomieni z metodami parametryzacji powierzchni energii potencjalnej z wykorzystaniem uczenia maszynowego oraz referencyjnych zbiorów energii i sił z obliczeń struktury

elektronowej. Pokazane będą klasyczne metody modelowania molekularnego w zastosowaniu do bardzo dużych układów (do 106 atomów). Omówione zostaną metody trenowania i wykorzystanie modeli maszynowych, w tym modeli językowych, do projektowania molekuł, a także różne aspekty wykorzystania uczenia maszynowego do projektowania białek. Na wszystkich wykładach zostaną podane przykłady zastosowań do realnych problemów chemicznych.

L. Piela Ideas of Quantum Chemistry (selected chapters).

Dodatkowa literatura podana na wykładach

Po cyklu wykładów doktorant powinien posiąść przeglądową wiedzę na temat zarówno podstawowych, jak i zaawansowanych metod chemii teoretycznej oraz aktualnych trendów rozwojowych chemii teoretycznej.

Wiedza: doktorant zna i rozumie:

- w stopniu umożliwiającym rewizję istniejących paradygmatów – światowy dorobek, obejmujący podstawy teoretyczne oraz zagadnienia ogólne i wybrane zagadnienia szczegółowe – właściwe dla danej dyscypliny naukowej w ramach dziedziny nauki ścisłe i przyrodnicze (WG_01)

- główne tendencje rozwojowe dyscyplin naukowych z obszaru nauk ścisłych i przyrodniczych, w których odbywa się kształcenie (WG_02)

- metodologię badań naukowych w obrębie dyscyplin naukowych z dziedziny nauk ścisłych i przyrodniczych (WG_03)

Egzamin pisemny.

nie dotyczy