Overordnede kursusmål
Molekylær simulering har udviklet sig som et meget kraftfuldt
værktøj til nøjagtig beregning af struktur og egenskaber af
komplekse kemiske systemer. Egenskaber omfatter termodynamiske,
mekaniske, reologiske, elektriske og mange andre. Den hidtil usete
stigning i computerkraft til en overkommelig pris har gjort
molekylær simulering meget populær i kemisk og procesteknisk
forskning og industriel praksis.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Forstå det grundlæggende i statistisk mekanik, statistiske
ensembler, intermolekylære potentialer
- Forstå principperne for Monte Carlo simulering, molekylær
dynamik simulering, molekylær mekanik, grovkornede modeller.
- Modellering af komplekse kemiske systemer i enkelt- og blandede
faser
- Udfør faseligevægtssimulering ved hjælp af faseligevægte Gibbs
ensemble og udvidede ensemblemetoder
- Udfør kemiske potentialeberegninger og elementære Monte
Carlo-bevægelser for kædemolekyler, polymerer, biomolekyler
osv.
- Forudsige termofysiske egenskaber (dvs. tæthed,
kompressibilitet, fugacity osv.) ved hjælp af molekylær dynamik
metoder
- Anvend forskellige metoder til forskellige tekniske
applikationer såsom: gasopløselighed i polymerer; molekylært design
af gasseparationsmembraner; modellering af blandede
matrixmembraner; metal-organiske rammer; Ioniske væsker;
hydratfaseligevægte.
- Brug af LAAMPS eller GROMACS
Kursusindhold
Kursusindhold:
Kurset vil give deltagerne en viden om grundlæggende principper for
statistisk mekanik og termodynamik, om hvordan man forbinder
mikroskopiske fænomener med makroskopiske egenskaber og om hvordan
man modellerer komplekse kemiske systemer i enkelt- eller blandede
faser.
Grundlæggende:
Introduktion til statistisk mekanik, statistiske ensembler,
intermolekylære potentialer, Monte Carlo simulering, molekylær
dynamik simulering, molekylær mekanik, grovkornede modeller.
Avancerede simuleringsteknikker:
Effektiv beregning af faseligevægte (Gibbs ensemble og udvidede
ensemble simuleringer), beregning af kemisk potentiale, elementære
Monte Carlo bevægelser for kædemolekyler, polymerer, biomolekyler
mm.
Ansøgninger:
Forudsigelse af termofysiske egenskaber (dvs. tæthed,
kompressibilitet, fugacity osv.); Faseligevægte af rene væsker og
blandinger; Gasopløselighed i polymerer; Molekylært design af
gasseparationsmembraner; Modellering af blandede matrixmembraner;
Organiske metalrammer; Ioniske væsker; Hydrat faseligevægte.
Forudsætninger:
Kurset henvender sig til avancerede kandidatstuderende og
ph.d.-studerende i Kemiteknik, Materialevidenskab eller Kemi.
Post-docs eller branchefolk er velkomne. Godt kendskab til fysisk
kemi og/eller kemisk termodynamik og numeriske metoder er påkrævet.
Kurset vil være relevant for forskere involveret i molekylær
modellering, molekylær termodynamik, materialedesign og fysisk kemi
af væsker. Folk involveret i procesdesign vil drage fordel af det.
Litteraturhenvisninger
D.A. McQuarrie, Statistical Mechanics, Harper and Row, New York,
1976.
D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulation,
Academic Press, 1996.
Lærerens udvidede powerpoint-dias, noter og papirer (vil blive lagt
på kursushjemmesiden).
Bemærkninger
Kurset vil blive undervist af gæsteprofessor Ioannis G. Economou
Sidst opdateret
25. oktober, 2024