KE820: Beregningskvantekemi (5 ECTS)

STADS: 10006001

Niveau
Kandidatkursus forhåndsgodkendt som PhD-kursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: jmo@sdu.dk

Yderligere undervisere
kongsted@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Kommentar:
Samlæses med KE533

Indgangskrav:
KE820 kan ikke følges af studerende, der har bestået KE533.

Faglige forudsætninger:
Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have godt kendskab til grundlæggende kvantekemi eller grundlæggende kvantefysik, som kunne være erhvervet i et af kurserne KE522, KE818, FY507 eller FY521+FY522.

Formål
Kurset har til formål at sætte den studerende i stand til at udføre og forstå elektronstrukturberegninger af molekylære responsegenskaber, hvilket er vigtigt i forhold til teoretisk støtte én- og to-foton absorption, andre lineære og ikke-lineære optiske effekter, NMR og andre magnetiske effekter, elektrisk polarisabiliteter og hyperpolarisabiliteter.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i et af kurserne KE522, KE818, FY507 eller FY521+FY522 eller tilsvarende, og det giver et fagligt grundlag for at udføre kvantekemiske eller atom- og molekylfysiske beregninger i forbindelse med ISA’er og projekter senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence til at vælge passende bølgefunktionsmodeller og basissæt for beregninger af molekylære egenskaber, specielt  UVvis spektre, NMR spektre og elektriske polarisabiliteter.
• Give færdigheder i at lave input til sådanne beregninger, køre beregningerne på en UNIX computer og at finde den ønskede information i programmets output.
• Give viden om og forståelse for det teoretiske grundlag for beregningskvantekemi og beregningsmolekylfysik.

MÃ¥lbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• beskrive og anvende de kvantemekaniske principper og tilhørende matematiske metoder
• udvikle tidsuafhængig perturbationsteori for en eller flere samtidige perturbationer
• beskrive og anvende Born-Oppenheimer approksimationen
• beskrive og anvende Hartree-Fock modellen og metoder som beskriver elektronkorrelation, inklusive konfigurations¬vekselvirkning, multikonfigurations selvkonsistent felt, koblede klynger og Kohn-Sham tæthedsfunktionalteori
• beskrive variationsprincippet og dets implikationer of approksimative kvantekemiske modeller i forskellige én-elektron og N-elektron basissæt
• analysere hvornår en approksimativ model bryder sammen og en bedre model er nødvendig
• udføre computerberegninger af geometriske, optiske og elektriske egenskaber, herunder simulering af UV-spektre og IR-spektre
• udføre computerberegninger af NMR egenskaber: kemisk skærmning og indirekte spin-spin koblingskonstanter
• redegøre for sammenhænge mellem på den ene side valg af basissæt og elektronstrukturmodel og på den anden side den forventede kvalitet af sådanne beregninger og beregningstiden

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Moderne ab initio elektronstrukturteori-metoder, inklusive
• Hartree-Fock (HF)
• konfigurationsvekselvirkning (CI)
• multikonfigurations selvkonsistent felt (MCSCF)
• andenordens Møller-Plesset perturbationsteori (MP2)
• koblede klynger (CC)
• Kohn-Sham tæthedsfunktionalteori (DFT)
• Tidsuafhængig perturbationsteori; MP2 og molekylære egenskaber
• Tidsafhængig perturbationsteori; absorption og emission af fotoner

Litteratur

• Peter Atkins & Ronald Friedman: Molecular Quantum Mechanics 5/ed .

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:

1. Mundtlig eksamen i dels projektrapport, dels et spørgsmål ud af en liste med spørgsmål publiceret på kursets e-learn side. Ingen forberedelsestid. Der bedømmes med karakter efter 7-trinsskalaen og intern censur. (5 ECTS). (10006002).

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 20 timer
Træningsfase: 24 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 12 timer
 - Laboratorieøvelser: 12 timer

Aktiviteter i studiefasen Studiefase: 80 timer

• 25 timer læsning af lærebog og noter
• 18 timer forberedelse til opgaveregning
• 12 timer forberedelse til computerøvelser
• 25 timer eksamensforberedelse

Undervisningsform

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk, hvis der deltager internationale studerende, ellers undervises på dansk.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2016 til 31. august 2018.