At give de studerende en grundlæggende indføring i molekyldynamiske simuleringer til modellering af molekylære systemer og molekylvekselvirkninger for derved at sætte dem i stand til at anvende og evaluere samt udvikle simuleringsprogrammer til løsning af problemstillinger inden for kemi, kemiteknik, fysik og biologi.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Redegøre for aksiomerne og de forskellige ensembler i statistisk mekanik.
Udvælg en stokastisk variabel med en given sandsynlighedsfordeling med en uniform random number generator.
Redegøre for de forskellige trin i et molekylsimuleringsprogram.
Beskrive og anvende forskellige numeriske metoder til integration af bevægelsesligninger.
Beregne tidsudvikling af en harmonisk og en anharmonisk oscillator.
Evaluere tidskonstanter i bevægelsesligninger til en molekyldynamisk simulering af systemer under forhold svarende til forskellige ensembler.
Udvikle et molekyldynamisk simuleringsprogram til modellering af atomare systemer.
Analysere simuleringsresultater og bestemme kompressibilitet, par-fordelingsfunktion og tidskorrelationsfunktioner.
Kursusindhold:
Molekyldynamiske simuleringer (sandsynlighedsregninger, numerisk integration, forskellige termodynamiske ensembler, termostater). Analyse af simuleringsresultater: termodynamiske egenskaber, par-fordelingsfunktioner, strukturfaktorer, faseligevægte, fluktuationer, kritiske fænomener, transportkoefficienter, tidskorrelationsfunktioner. Sammenligning med eksperimentelle resultater. Til støtte af indlæringen og forståelsen af teorien, der gennemgås ved forelæsningerne, udføres en række praktiske simuleringsøvelser, hvor deltagerne også får lejlighed til at modificere eksisterende programmer og selv udvikle programmer.
Litteratur:
Forelæsningsnoter
Bemærkninger:
Kurset danner sammen med fysisk kemi 3 (26233) og videregående fysisk kemi (26235)en naturlig enhed, der tilvejebringer det molekylære grundlag for den termodynamiske beskrivelse af ligevægts- og ikke-ligevægtssystemer. Kurset kan desuden danne baggrund for videregående arbejde med teknisk kemi, katalyse, overfladekemi, polymerkemi, biologisk kemi og biokemi.
