Akademický rok 2023/2024 |
Garant: | RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D. | |||
Garantující pracoviště: | ÚFI | |||
Jazyk výuky: | čeština | |||
Cíle předmětu: | ||||
Cílem předmětu je seznámit studenty s teoretickým pozadím metod, které jsou využívané při modelování molekulárních struktur. Důraz je kladen na přehled použitých aproximací a jejich dopadu na kvalitu získaných výsledků. Student získá základní přehled o počítačové reprezentaci molekulárních systémů a o jejich charakterizaci pomocí kvantově-chemických a molekulárně mechanických výpočtů. Student si prakticky vyzkouší výpočet interakční energie, hledání reakční cesty jednoduché reakce a uskuteční krátkou molekulárně dynamickou simulaci.. | ||||
Výstupy studia a kompetence: | ||||
Kurz usnadní studentům orientaci při výběru diplomového úkolu. Získání všeobecných znalostí v oblasti modelování chemických struktur jim umožní lépe pochopit nové technologické procesy aplikovatelné při vývoji moderních materiálů. | ||||
Prerekvizity: | ||||
Znalosti na úrovni absolvovaného předmětu Chemie (FSI-1CH) a absolvování předmětu Organická a makromolekulární chemie (FSI-TOM). |
||||
Vazby k jiným předmětům: |
||||
Obsah předmětu (anotace): | ||||
Předmět je zaměřen na získání základních znalostí v oblasti výpočetní chemie v rozsahu vhodném pro studium některých inženýrských oborů, např. pro nanotechnologie. Jeho orientace je výrazně aplikační. Student získá přehled o reprezentaci molekul v počítači a o tom, jaké údaje zadat počítačovým programům, aby výsledky modelování byly realistické. V závěru se studenti seznámí s některým uživatelsky příjemným programovým balíkem pro počítačové modelování molekul a molekulárních systémů. | ||||
Metody vyučování: | ||||
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. | ||||
Způsob a kritéria hodnocení: | ||||
Hodnocení studenta bude zohledňovat jednak jeho práci ve cvičení, jednak výsledky písemného testu a diskuze nad zadanými tématy při zkoušce. |
||||
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky: | ||||
Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky. |
||||
Typ (způsob) výuky: | ||||
Přednáška | 13 × 1 hod. | nepovinná | ||
Cvičení s počítačovou podporou | 13 × 2 hod. | povinná | ||
Osnova: | ||||
Přednáška | 1. Experiment versus molekulové modelování (úvod do molekulového modelování, validace a predikce, přehled experimentálních metod s jednomolekulárním rozlišením) 2. Kvantová mechanika (stručný úvod, Bornova-Oppenheimerova aproximace, koncept hyperploch potenciální energie, stručný přehled metod a programů) 3. Hyperplochy potenciální energie (význam, optimalizační metody, hledání lokálních a globálních minim a tranzitních stavů, vztah k termodynamickým veličinám) 4. Molekulová mechanika (silová pole, dalekodosahové interakce, modelování rozpouštědel, periodické okrajové podmínky, přehled silových polí) 5. Molekulová dynamika (vývoj systému v čase, pohybové rovnice, kontrola teploty a tlaku, vlastnosti systému, stručný přehled programů pro molekulovou dynamiku) 6. Speciální metody (Monte Carlo simulace, hrubozrné modely) |
|||
Cvičení s počítačovou podporou | Výpočty podpůrných teoretických příkladů a praktické demonstrace probíhají po celý semestr (např. výpočet interakční energie, studium mechanismu reakce, molekulárně dynamická simulace). |
|||
Literatura - základní: | ||||
1. Leach, A. Molecular Modelling: Principles and Applications, 2nd ed.; Prentice Hall: Harlow England; New York, 2001. | ||||
2. Cramer, C. J. Essentials Of Computational Chemistry: Theories And Models; John Wiley & Sons, 2004. | ||||
3. Manuály programů Gaussian (http://www.gaussian.com/) a AMBER (http://ambermd.org/) | ||||
Literatura - doporučená: | ||||
4. Manuály počítačových programů SPARTAN a PEGAS |
Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
B-FIN-P | prezenční studium | --- bez specializace | -- | zá,zk | 3 | Povinně volitelný | 1 | 2 | L |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile