Sylabus
Úloha molekulárních simulací pro pochopení vztahů struktury a vlastností látek. Molekulární mechanika a molekulární dynamika.
Oblasti využití molekulárních simulací ve fyzice, chemii a materiálovém výzkumu. Vizualizace krystalových struktur pomocí výkonné grafiky a programového prostředí Materials Studio, demonstrace vztahu struktury a vlastností na vybraných příkladech.
Demonstrace vztahu typu struktur, jejich symetrie a tvaru difraktogramů. Molekulární mechanika: Popis energie molekulárních systémů a krystalů pomocí empirických silových polí.
Vazební energie v harmonické aproximaci. Anharmonicita potenciálů. Úhlové vazební členy, deformace vazebních úhlů, torzní členy.
Nevazební interakce, van der Waals - typy VDW potenciálů, vodíková vazba, elektrostatické interakce, metody výpočtu nábojů, Ewaldova sumace. Strategie modelování: Stavba a parametrizace modelů.
Sestavení výrazu pro energii - nalezení vhodné aproximace. Základní typy silových polí pro molekulární simulace.
Volba silových polí. Strategie minimalizace. Úloha experimentu při tvorbě strategie modelování a při ověření výsledků modelování, vibrační spektroskopie a rtg difrakce jako komplementární metody komplexní strukturní analýzy.
Interpretace výsledků molekulárně mechanických simulací. Praktické příklady molekulárně mechanických simulací při studiu struktur a vazeb.
Molekulární dynamika: Deterministická molekulární dynamika, integrace Newtonových rovnic, stochastické metody (Monte Carlo) v molekulární dynamice, generování statistických souborů, kontrola teploty v molekulární dynamice. Strategie molekulárně dynamických simulací.
Studium dynamických dějů - sorpce, difuze, fázových přechodů.
Anotace
Přednáška navazuje na základní kurs fyziky kondenzované fáze. Cílem je prezentovat posluchačům učitelství nový trend ve studiu struktury a vlastností látek, aplikovatelný ve vývoji nových materiálů. Obsahem jsou teoretické základy molekulárních simulací s využitím empirických potenciálů - molekulární mechaniky a molekulární dynamiky. Na praktických příkladech jsou molekulární simulace procvičovány s využitím výkonné grafiky a programového systému Cerius2 a Material Studio.
Z důvodů omezené kapacity laboratoře probíhá výuka v obou semestrech, student si zapíše jeden z nich.
Určeno pro navazující magisterské studium UVVP MF/SŠ.