Chimica fisica a

A.A. 2020/2021
9
Crediti massimi
96
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Si vuole fornire una panoramica delle principali e moderne tecniche computazionali basate sull'impiego della Meccanica Quantistica. Le diverse tecniche vengono illustrate secondo lo schema seguente: introduzione teorica, vantaggi e svantaggi, utilizzo pratico. Completano le lezioni una serie di esercitazioni pratiche al calcolatore.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente verra' a conoscenza in dettaglio di alcune tecniche modellistiche quantomeccaniche di ampio utilizzo e loro possibile utilizzo. Sara' in grado inoltre di utilizzare programmi quantomeccanici e di interfacce grafiche.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Le lezioni saranno tenute on line in modalita' sincrona e asincrona usando la piattaforma Microsoft Teams. Tutti i dettagli saranno pubblicati sul sito Ariel
Programma
Cenno ai metodi Force Fields. Il problema della parametrizzazione. Differenze e validazione dei force fields.
Considerazioni computazionali. Vantaggi e limitazioni dei force fields.

Cenno alle tecniche di ottimizzazione e problemi numerici associati.

Determinazione della struttura elettronica. L'approssimazione di Born-Oppenheimer. La teoria SCF. L'energia di un determinante. Il teorema di Koopman. Tecniche SCF. Cenno ai sistemi periodici. I metodi semi-empirici. Vantaggi e limitazioni dei metodi semiempirici.

Il problema della correlazione elettronica. Determinanti di Slater eccitati. Il metodo dell'interazione di configurazione. Cenno ai metodi perturbativi. I metodi MPn.

Il metodo del funzionale Densita'. Cenni storici. Il metodo Kohn Sham. Utilizzo delle tecniche DFT: vantaggi e svantaggi.

I metodi Valence Bond. Il metodo Generalized Valence Bond. Vantaggi e limitazioni.

Considerazioni pratiche per i calcoli ab-initio. Definizione dei basis set. Determinazione di proprieta' Molecolari. Il problema del Basis Set Superposition Error. Spettri vibrazionali. Determinazine del potenziale elettrostatiche. Tecniche di localizzioen degli orbitali.

Determinazione ab-initio della densita' elettronica. Cenno all'analisi di Bader.

I metodi ibridi QM/MM. Teoria ed implementazione. Vantaggi e limitazioni

L'analisi conformazionale. Metodi sistematici e casuali. Algoritmi genetici. Il metodo distance geometry.

Utilizzo della Termodinamica statistica per la determinazione di grandezze termodinamiche con metodi ab-initio.


LABORATORIO:

11 pomeriggi al calcolatore dove vengono svolte in modo individuale esperienze di calcolo quantomeccanico per sistemi molecolari usando codici standard, quali Gaussian o Quantum Espresso. Lo studente apprenderà come scrivere un input file, come leggere un output, nozioni di zmatrix, di basis set, di calcolo HF, post-HF e DFT, la termochimica, calcolo di costanti di reazioni e profili reattivi di potenziale, di strutture in stato solido e di stati elettronici eccitati. Infine lo studente scriverà una relazione individuale su un argomento a scelta.
Prerequisiti
Conoscenze di matematica e di chimica fisica
Metodi didattici
Lezioni on line ed utilizzo di programmi quantomeccanici
Materiale di riferimento
- Introduction to Computational Chemistry F. Jensen - Wiley
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Modalità di esame:
- parte teorica: L'esame si articola in una prova orale sui concetti fondamentali del corso.
- laboratorio: colloquio per accertare la comprensione del lavoro svolto, documentato da una relazione scritta.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 9
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 48 ore
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Massima disponibilità previo appuntamento email
Dipartimento di Chimica, Corpo B, R10 S
Ricevimento:
lunedi mattina o previo appuntamento
studio