28989 Avanceret kursus i molekylær simulering af væsker: grundlæggende viden og industrielle anvendelser

2024/2025

Kursusinformation
Advanced Course on Molecular simulation of fluids: Fundamentals and industrial applications
Engelsk
7,5
Ph.d., Fagligt fokuseret kursus
Kurset udbydes som enkeltfag
Campus Lyngby
Kurset afholdes både på DTU Lyngby (B229R003) og Online
Forelæsninger, beregningsøvelser og computerberegninger i de første to uger. Den sidste uge bruges til at løse en udvalgt emnne opgave.
[Kurset følger ikke DTUs normale skemastruktur]
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
bestået/ikke bestået , intern bedømmelse
Minimum 5 Maksimum: 40
Georgios Kontogeorgis , Bygning 229, Tlf. (+45) 4525 2859 , gk@kt.dtu.dk
Ioannis G. Economou , ioannis.economou@qatar.tamu.edu
28 Institut for Kemiteknik
https://www.cere.dtu.dk/education/phd-courses
Hos underviser
senest den 1. marts 2025
Olivia Perederic (oper@kt.dtu.dk) kan kontaktes for tilmeldingsoplysninger.
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