I dette kursus får den studerende en introduktion til Density Functional Theory (DFT) som er et af de mest anvendte beregningsværktøjer til at studere grundlæggende processer i materialer til energikonvertering og -lagring (batterier, nanokatalysatorer, brændselsceller, solceller osv.). I den første halvdel af kurset lærer de studerende det grundlæggende i den atomistiske beskrivelse af materialer samt den elektroniske struktur og fundamentet i DFT. Den anden del er mere praktisk, og de studerende lærer først, hvilke egenskaber der kan beregnes ved hjælp af DFT, og hvordan man kan bygge bro mellem disse størrelser og de målte egenskaber fra eksperimenter, samt hvordan man implementerer metoder til at automatisere og fremskynde designet af nye materialer. Kurset fokuserer på anvendelse af DFT gennem dedikerede øvelser med begrænsede tekniske detaljer om den anvendte metode. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive grundlaget for computersimuleringer med focus på Density Functional Theory og de størrelser, der kan beregnes
• Beskrive fysikken bag nøgleapplikationer til energimaterialer
• Fortolke og tilpasse computerkode til beregning af materialers fysiske egenskaber
• Identificere deskriptorer for en fremskyndet tilgang til at opdage materialer
• Identificere links mellem eksperimentelle resultater og simuleringer
• Anvende høj-effektive teknikker på et givent datasæt for at finde nye materialer
• Udføre atomar-skala computersimuleringer af identificerede materialer til energiapplikationer
• Identificere problemer og løsninger relateret til computersimuleringer og opdagelse af materialer

Introduktion til faststoffysik og -kemi.
Begreber inden for om atomar modellering.
Fysisk-kemiske processer, der understøtter energiteknologier
Grundlæggende egenskaber om den atomare og elektroniske struktur af materialer.
Density Functional Theory (nøglebegreber og begrænsninger).
Praktisk brug af Linux maskiner, scripting, ASE- og GPAW-pakkerne.
Hvad kan vi beregne med DFT? Hovedapplikationer og eksempler.
Grundlæggende og avancerede øvelser på energimaterialer (ved hjælp af ASE- og GPAW-pakkerne).
Screeningsmetoder med høj kapacitet og autonome arbejdsgange (eksempler og øvelser).

To opgaver:
1) Video præsentation i grupper af en videnskabelig forskningsartikel.
2) Grupperapport som opsummerer kursets endelige projekt
Der gives ikke karakterer for opgaverne, men aflevering og præsentation er en forudsætning for at tage den mundtlige eksamen. 1. Density Functional Theory: A Practical Introduction by David S. Sholl, Steckel Janice A.
2. Reviews in Computational Chemistry by Abby L. Parrill and Kenny B. Lipkowitz.
ISBN: 978-1-119-10393-6
3. Computational Approaches to Energy Materials by Richard Catlow, Alexey Sokol, Aron Walsh. ISBN: 978-1-119-95093-6.
Materialet er tilgængeligt for DTU studerende gennem DTU Bibliotek. 04. maj, 2023