Atomistické počítačové simulace kvantových struktur

Garant předmětu:

Ladislav Kalvoda

Přednášející:

Jaroslav Hamrle, Ladislav Kalvoda, Petr Sedlák

Cvičící:

Jaroslav Hamrle, Ladislav Kalvoda, Petr Sedlák

Předmět zajišťuje:

katedra inženýrství pevných látek

Anotace:

Cílem kurzu je představit a prakticky procvičit základní simulační přístupy použitelné vsoučasnosti katomistickým simulacím struktury, energetiky, statických a dynamických vlastností kvantových nanostruktur. Kurz je realizován kombinací teoretických přednášek a praktických cvičení prováděných vpočítačové učebně v prostředí vhodných simulačníchnástrojů (Materials Studio, Gaussian, VASP, Turbomole). Předpokládá se znalost teorie pevných látek a základů počítačových simulací kondenzovaných látek vrozsahumagisterských kurzů na FJFI. Absolvent kurzu získá teoretický základ a praktické dovednosti potřebné pro realizaci vlastních atomistických simulací kvantových struktur.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1.Konstrukce nízkodimenzionílních struktur (2D, 1D, 0D struktury; využití knihoven fragmentů; periodické okrajové podmínky)2.Geometrická optimalizace (metody MD / MC; DFT přístup -Onetep, Castep, Vasp)3.DFTB+ metoda (teorie; Slater-Kosterovy knihovny, tvorba / přizpůsobení pro daný model)4.Aplikace metody DFTB+ (optimalizace uhlíkovýchnanotrubiček; elektronový transport mezi elektrodami pomocí nerovnovážného formalismu Greenovy funkce; výpočet křivek U / I, přenosové funkce a elektronového potenciálu)5.Metoda Kinetic Monte Carlo (princip; simulace povrchové chemické reakce; implementacev modulu Kinetix; Příklad: oxidace CO na povrchu Pt (111))6.Reakční kinetika: vyhledávání přechodových stavů (lineární odezva, principy, numerické bázové funkce a implementace zobecněných rovinných vln -DMol3, Turbomole, Gaussian, Castep, Onetep)7.Kombinované výpočty QM / MM (návrh modelu; nastavení výpočtu v QMera; analýza elektronových orbitálů a příspěvků k celkové energii; aplikace na organokovové komplexy).

Osnova cvičení:

dle přednášek

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura:[1] A.R.Leach: Molecular Modeling: Principles and Applications, 2nd edition, Prentice Hall, Harlow 2001. [2] Xin-Zheng Li, En-Ge Wang: Computer Simulations of Molecules and Condensed Matter: From Electronic Structures to Molecular Dynamics. Peking University-World Scientific Advanced Physics Series: Volume 3, 2018.Doporučená literatura:[3]R. M. Martin: Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods (Vol 1), Cambridge University Press, ISBN 0-521-78285-6, Cambridge 2004.[4] Materials Studiohelps andtutorials (Dessault Systems; available through KIPL Computer room)[5] Gaussian, VASP and Turbomole helps and tutorials(2018).

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: