KE821: Beregningskvantekemi og -spektroskopi (10 ECTS)

STADS: 10006101

Niveau
Kandidatkursus

Undervisningsperiode
Kurset begynder i efterårssemesteret og fortsætter i forårssemesteret.
2. og 3. kvartal.

Ansvarlige undervisere
Email: hjj@ifk.sdu.dk

Yderligere undervisere
kongsted@ifk.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Kommentar:
Kører ikke E11 pga for få tilmeldte

Samlæses med KE820 i 2. kvartal

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Bachelorgrad i Kemi, Fysik, Lægemiddelvidenskab, Farmaci eller Nanobioscience.
Indledende kvantekemi eller indledende kvantefysik forudsættes kendt. Kurset KE809 Videregående teoretisk kemi (eller KK/KKP62) må ikke være bestået.

Kursusintroduktion
Indsigt i moderne kvantekemiske beregningsmetoder og teorien bag disse. Der lægges specielt vægt på elektronkorrelationsproblemet samt teori og praktiske metoder til computerberegninger af geometriske, optiske, elektriske og magnetiske molekylære egenskaber. incl. UV og NMR spektre. Introduktion til molekylære vekselvirkninger og molekyldynamik.

Forventet læringsudbytte
Ved kursets afslutning forventes den studerende at kunne:

• beskrive og anvende de kvantemekaniske principper og tilhørende matematiske metoder
• udvikle tidsuafhængig perturbationsteori for en eller flere samtidige perturbationer
• beskrive tidsafhængig perturbationsteori for en langsomt tændt konstant pertubation og for periodiske perturbationer og forklare implikationerne for tidsuafhængig pertubationsteori og for vekselvirkningen mellen lys og stof
• beskrive og anvende Born-Oppenheimer approksimationen
• beskrive og anvende Hartree-Fock modellen og metoder som beskriver elektronkorrelation, inclusive konfigurationsvekselvirkning, 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
• anvende pertubationsteorien til at beskrive og fortolke vekselvirkninger mellem molekyler og elektriske felter, magnetiske felter og fotoner
• forklare effekter af spin-orbit kobling og andre relativistiske effekter på elektroniske spektre
• redegøre for de modeller for solventeffekter som er brugt i kursets computerøvelser
• udføre computerberegninger af geometriske, optiske og elektriske egenskaber, herunder simulering af UV-spektre og IR-spektre
• udføre computerberegninger af magnetiske egenskaber, NMR spektre, ikke-lineære optiske egenskaber, solventeffekter, relativistiske effekter
• 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

Emneoversigt
Moderne ab initio elektronstrukturteori-metoder, inclusive Hartree-Fock, konfigurationsvekselvirkning, multikonfigurations selvkonsistent felt, koblede klynger og Kohn-Sham tæthedsfunktionalteori. Tidsuafhængig og tidsafhængig perturbationsteori. Vekselvirkning mellem lys og molekyle. Lineær og ikke-lineær spektroskopi. Elektriske og magnetiske egenskaber. Relativistiske effekter. Molekylære vekselvirkninger og molekyldynamik.

Litteratur

Oplyses senere

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

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
a) Obligatorisk beregningsopgave efter 2. kvartal, der bedømmes med bestået/ikke bestået og intern censur ved underviser. (10006102)
b) Mundtlig eksamen efter 3. kvartal, dels i projektrapport, dels i et spørgsmål ud af en liste med spørgsmål publiceret på kursets e-learn side. Ingen forberedelsestid. Der bedømmes med karakter efter 7-trinsskalaen og ekstern censur. (10006102)

Reeksamen efter 4. kvartal.
Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

Forelæsninger, antal timer 20+20
Eksaminatorietimer, antal timer 12+10
Laboratoriøvelser/computerøvelser, antal timer 12+12

Første kvartal: 5 uger med 2 x 2 timers teori, 6 uger med 2 timers eksaminatorier og 4 uger med 3 timers computerøvelser. Disse undervisningstimer samlæses med KE820.
Den sidste uge: en obligatorisk beregningsopgave.
Andet kvartal: Kurset vil blive gennemført som en studiekreds, hvor de studerende og læreren på skift præsenterer dagens materiale. 5 uger med 3 x 2 timers teori og teoretiske opgaver og 4 uger med 3 timers computerøvelser.
De sidste to uger: Obligatorisk projekt, som vil blive evalueret ved den mundtlige eksamen.
Aktiviteter i studiefasen

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

Bemærkninger
Kurset indgår som obligatorisk i følgende studieordninger: -
Kurset er valgfrit for følgende studieordninger: alle kandidatuddannelser i kemi, nanobioscience, lægemiddelvidenskab og fysik.

Første kvartal af dette kursus samlæses med KE820 Beregningskvantekemi, bortset fra den obligatoriske beregningsopgave i den sidste uge.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2011 til 31. august 2013.