Methoden und Konzepte
Quantenchemische Rechenmethoden
Theoretische Grundlagen und Anwendungen
Termin: 03.04.-13.04.2018, jeweils 13:15 bis 18
Uhr
Ort: SR 03/002 und CIP-Pool
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In diesem Kurs des Master-Moduls 'Methoden und Konzepte' werden
wir die Grundlagen quantenchemischer Rechenmethoden erarbeiten (2-3 Tage)
und auf Rechnungen molekularer Systeme (3-4 Tage) und dreidimensionaler
Festkörper (2-3 Tage) anwenden.
Neben der ausführlichen Besprechung der physikalisch-chemischen
und mathematischen Grundlagen stehen
Übungen und Anwendungen entsprechender Programmsysteme auf dem
Kursprogramm.
Im Kurs enthalten ist eine kurze Einführung in das Betriebssystem Unix/Linux.
Der Kurs umfasst insgesamt 3 ECTS-Punkte (Besuch
der Seminare, erfolgreiche Teilnahme an den begleitenden Übungen).
Thorsten Koslowski, Daniel Himmel, Caroline Röhr |
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Geplantes Programm
mit Links zu vorhandenen Materialien
- Dienstag 03.04. Einführung: Grundlagen der Quantenmechanik, Schrödinger-Gleichung (ThK)
- Einelektronenfall, quantenchemische Postulate, Schrödinger-Gleichung
- Hamilton-Operator, Erwartungswerte
- Wdh. harmonischer Oszillator und 1D Teilchen im Kasten
- numerische Lösung der Schrödinger-Gleichung
- Mittwoch, 04.04. Matrizen, Determinanten, Eigenwerte (ThK)
- Mathematische Grundlagen:
- Matrizen und Determinanten
- Eigenwerte
- Variationsprinzip
- H-Atom, Slater/Gauss-Funktionen
- Störungsrechnung
- Mehrelektronensysteme
- (Hartree), Hartree-Fock-Methode
- Slaterdeterminante
- Donnerstag, 05.04. Grundlagen, Symmetrie (ThK, CR)
- Freitag, 06.04. Näherungsmethoden I (IK)
- Basissätze
- Störungsrechnung
- Mehrelektronensysteme
- (Hartree), Hartree-Fock-Methode
- Übersicht: höhere Korrelationsmethoden (MP2, CC, Multireferenzmethoden)
- Dichtefunktionaltheorie
- Übung: Berechnungen einfacher Moleküle (im CIP-Pool) (Arthur Martens)
- Übung Frequenzrechnungen, Geometrieoptimierung (an ausgewählten Beispielen)
- Montag 09.04. Elektronische Strukturen 3-dimensional periodischer Festkörper (CR)
- Dienstag, 10.04. Berechnung elektronische Strukturen von Festkörpern (DFT) (CR)
- PW
- LMTO-ASA-Methode
- (L)APW-Methoden
- Wdh. DFT und wichtige Funktionale (LDA, GGA, LDA+U usw.)
- Übung: Berechnungen von BS, tDOS/pDOS (M. Falk, M. Langenmaier)
- Mittwoch, 11.04. Bandstruktur und chemische Bindung (CR)
- Donnerstag, 12.04. Strukturoptimierung, Frequenzrechnungen (IK)
- Strukturoptimierung
- Frequenzrechnungen, Reaktionspfade
- Solvatationsmodelle
- Übung Frequenzrechnungen, Geometrieoptimierung (an ausgewählten Beispielen)
- Freitag, 13.03. Bandstruktur und Eigenschaften (CR)
Links und Materialien
Programme:
Im Kurs werden voraussichtlich die folgenden Programme verwendet:
Literatur:
- Werner Kutzelnigg, Einführung in die Theoretische Chemie, Bd. I, Verlag Chemie, ISBN: 3-527-25719-9.
- Frank Jensen: Introduction to Computational Chemistry, Wiley.
- Wolfram Koch, Max C. Holthausen: A Chemist's Guide to Density Functional Theory, Wiley VCH.
- Christopher J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, Wiley.
- R. Hoffmann, Angew. Chem. 99, 871 (1987).
- Ch. Kittel, Festkörperphysik, Oldenbourg.
- Ashcroft:
- S. Cottenier:
- R. M. Martin, Electronic Structure, Cambridge University Press.
- D. J. Singh, L. Nordstrom: Planewaves, Pseudopotentials, and the LAPW Method, Springer.