Advanced Graduate Molecular Quantum Mechanics

astronomia
biologia
biotechnologia
chemia
fizyka
informatyka
matematyka

Celem tych zajęć jest zapoznanie doktorantów z podstawowymi metodami teoretycznymi i informatycznymi molekularnej mechaniki kwantowej. Doktoranci po ukończeniu tego kursy powinni umieć samodzielnie wykonać obliczenia optymalnej struktury przestrzennej, struktury elektronowej i innych właściwości fizykochemicznych średniej wielkości układów (bio)molekularnych i nanoukładów.

mieszany: w sali i zdalnie

Podstawy matematyczne mechaniki kwantowej.

Przybliżenie Borna-Oppenheimera i powierzchnia energii potencjalnej.

Od jedno i dwuelektronowych teorii do wieloelektronowych teorii.

Metody SCF LCAO oraz Funkcjonału Gęstości Elektronowej.

Zapoznanie z wybranymi obliczeniowymi mechaniki kwantowej i nabycie umiejętności samodzielnego wykonywania obliczeń.

Symetria układów molekularnych i klasyfikacja stanów elektronowych.

Podstawy teorii oddziaływań molekularnych i klasyfikacja rodzajów oddziaływań.

Związki kwantowych mikroskopowych modeli oraz modeli fizyki mezoskopowej i makroskopowej.

Wybrane problemy kwantowej biologii.

Matematyczne, aksjomatyczne podstawy mechaniki kwantowej.

Przybliżenie Borna-Oppenheimera i powierzchnia energii potencjalnej.

Od jedno i dwuelektronowych teorii do wieloelektronowych teorii.

Wariacyjne metody SCF LCAO oraz Funkcjonału Gęstości Elektronowej.

Metody uwzględniania energii korelacji (oddziaływanie konfiguracji oraz rachunek zaburzeń Mollera-Plesseta).

Zapoznanie się z wybranymi metodami obliczeniowymi mechaniki kwantowej i nabycie umiejętności wykonywania obliczeń we własnym zakresie. Poznanie przykładowego środowiska obliczeniowego SCIGRESS.

Podstawy teorii grup. Symetria układów molekularnych i klasyfikacja stanów elektronowych oraz analiza prawdopodobieństw przejść.

Podstawy teorii oddziaływań molekularnych i klasyfikacja rodzajów oddziaływań: oddziaływania elektrostatyczne, indukcyjne (polaryzacyjne), dyspersyjne oraz odpychania walencyjnego.

Związki kwantowych mikroskopowych modeli oraz modeli fizyki mezoskopowej i makroskopowej. Metody wyznaczania różnic energii swobodnej w oparciu o znajomość widma układu molekularnego.

Wybrane problemy kwantowej biologii.

1. L. Susskind & A. Friedman, Quantum Mechanics. The Theoretical Minimum., Penguin Books, 2014 (ISBN: 978-0-141-97781-2)

2. Quantum Mechanics Online Course:

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Quantum_Mechanics/

3. B. Lesyng, Notes on Molecular Quantum Mechanics, dostarczane studentom

4. I. N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 2000, ISBN 0-13-685512-1

5. L. Piela, Ideas of Quantum Chemistry, Elsevier, 2006 (eBook ISBN: 9780080466767)

6. C. Fiolhais, F. Nogueira, M. Marques (Eds.) A Primer to Density Funcional Theory, Lecture Notes in Physics, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 2003 (ISBN 3-540-03082-2)

7. D. S. Schonland, Molecular Symmetry, D. Van Nostrand Compant LTD, Toronto, New York, Princeton, 1965 (Library of Congress Catalog Card No. 65-20161)

8. Quantum computing environment for molecular and material systems SCIGRESS (https://www.fqs.pl/en/chemistry/products/)

Po ukończeniu kursu studenci powinni rozumieć publikowane w literaturze wyniki kwantowych badań układów (bio)molekularnych i materiałowych, jak również samodzielnie wykonywać obliczenia kwantowe i interpretować wyniki tych obliczeń dla średniej wielkości układów molekularnych i materiałowych.

Regularne rozwiązywanie sformułowanych w trakcie kursu zadań i obliczeniowych problemów.

Rozwiązanie wybranych praktycznych zagadnień wymagających wykonania komputerowych obliczeń na końcowym egzaminie.

Nie wymagane.