Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Teoria funkcjonału gęstości elektronowej i jej zastosowania

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1200-3MON46L
Kod Erasmus / ISCED: 13.3 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0531) Chemia Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Teoria funkcjonału gęstości elektronowej i jej zastosowania
Jednostka: Wydział Chemii
Grupy: Wykłady monograficzne w semestrze letnim (Szkoła Doktorska)
Punkty ECTS i inne: 1.50 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

fakultatywne
monograficzne

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis:

Wykład poszerza wiedzę studentów na temat teorii funkcjonału gęstości elektronowej ze szczególnym uwzględnieniem jej formalizmu matematycznego oraz zastosowań do obliczania energii oraz własności spektroskopowych molekuł. Po wstępnej części obejmującej dyskusję zasadniczych twierdzeń następuje przejście do zaawansowanych zagadnień praktycznych, m.in. wyboru przybliżenia energii korelacyjno-wymiennej oraz bazy orbitalnej w obliczeniach energii układów niekowalencyjnych oraz w modelowania widm wzbudzeń elektronowych.

Pełny opis:

Celem wykładu jest poszerzenie wiedzy studentów na temat teorii funkcjonału gęstości elektronowej ze szczególnym uwzględnieniem jej formalizmu matematycznego oraz zastosowań do obliczania energii oraz własności spektroskopowych molekuł.

Po wstępnej części obejmującej dyskusję zasadniczych twierdzeń następuje przejście do zaawansowanych zagadnień związanych z praktycznym zastosowaniem metod obliczeniowych w modelowaniu układów niekowalencyjnych oraz przewidywaniu własności spektroskopowych molekuł.

Przebieg wykładu jest następujący:

1.Matematyczny formalizm DFT: problem wyrażenia energii elektronowej układu jako funkcjonału gęstości elektronowej.

2.Równania Kohna-Shama oraz interpretacja fizyczna orbitali. Związek energii orbitalnych Kohna-Shama z wertykalnymi potencjałami jonizacji.

3.Zakres stosowalności metod przybliżonych DFT dostępnych w najnowszej literaturze. Metody prawidłowego uwzględnienia oddziaływania dyspersyjnego w dimerach molekularnych, klasterach molekuł i kryształach molekularnych.

4.Elementy formalizmu zależnego od czasu (Time-Dependent DFT): twierdzenia Runge-Grossa, propagacja w czasie orbitali Kohna-Shama.

5.Widma wzbudzeń elektronowych w metodzie równań odpowiedzi liniowej TDDFT. Modelowanie atomów i molekuł w silnych polach laserowych.

Literatura:

1. “A Primer in Density Functional Theory”, Ed. C. Fiolhais, F. Nogueira, M. A. L.Marques, Lecture Notes in Physics, vol 620. Springer, Berlin, Heidelberg, 2003.

2. Julien Toulouse, “Review of approximations for the exchange-correlation energy in density-functional theory”, https://arxiv.org/abs/2103.02645, 2021.

3. Axel Becke, “Perspective: Fifty years of density-functional theory in chemical physics”, J. Chem. Phys. 140, 18A301 (2014).

Efekty uczenia się:

WIEDZA

Student/Studentka po ukończeniu wykładu:

● rozumie w pogłębionym stopniu założenia teorii funkcjonału gęstości,

● posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę dotyczącą szczegółów przybliżeń DFT oraz ich ograniczeń w zastosowaniu do wybranych problemów chemicznych,

● zna i rozumie główne tendencje rozwojowe współczesnych metod DFT oraz TDDFT.

UMIEJĘTNOŚCI

Student/Studentka po ukończeniu wykładu:

● potrafi samodzielnie odnaleźć w literaturze fachowej, bazach danych i innych źródłach informacje niezbędne do przeprowadzenia obliczeń z wykorzystaniem metod DFT (wybór funkcjonału korelacyjno-wymiennego, bazy orbitali atomowych, programu obliczeniowego),

● potrafi formułować i testować hipotezy związane z prostymi problemami badawczymi w zakresie modelowania oddziaływań niekowalencyjnych, obliczeniach termochemicznych, modelowaniu widm wzbudzeń elektronowych i własności molekularnych,

● potrafi komunikować się na tematy specjalistyczne związane z metodami DFT oraz TDDFT,

● komunikuje się w języku angielskim na poziomie B2+ Europejskiego Systemu Opisu Kształcenia Językowego w zakresie słownictwa związanego z DFT oraz TDDFT.

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

Student/Studentka po ukończeniu wykładu:

● potrafi w krytyczny sposób podejść do odbieranych treści z zakresu teorii funkcjonału gęstości elektronowej w celu rozwiązywania zadanych problemów chemii obliczeniowej oraz umie współpracować w grupie w celu rozwiązywania zadanych problemów chemii obliczeniowej.

Metody i kryteria oceniania:

egzamin: test pisemny + opcjonalna część ustna, podczas której można poprawić wyniki testu

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/24" (w trakcie)

Okres: 2024-02-19 - 2024-06-16
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Wykład monograficzny, 15 godzin, 10 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Michał Hapka, Marcin Modrzejewski
Prowadzący grup: Michał Hapka, Marcin Modrzejewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Zaliczenie na ocenę
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.
ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa tel: +48 22 5532 000 https://www.fuw.edu.pl/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)