О курсе

Современное молекулярное моделирование позволяет ответить на множество интересных вызовов: от предсказания свойств материалов до вопросов о происхождении жизни. В этом курсе мы постараемся рассмотреть основные существующие методы молекулярного моделирования, разобрать их плюсы и минусы, а также попытаемся применить их на практике.

  • На кого ориентирован курс?

    Приоритет будет отдаваться студентам и аспирантам, имеющим представление о классической, квантовой и статистической механике (2й-3й курс и выше).

  • Пререквизиты

    Курс является обзорным, но требующим базовых знаний классической, квантовой и статистической механик. Для решения практических задач потребуется персональный компьютер/ноутбук и умение с ним работать:)

Преподаватели

  • Денис Тихонов

    Денис Тихонов

    Канд. хим. наук, постдок в синхротронном центре DESY (Гамбург, Германия).

Программа

01

1. Что такое молекула с точки зрения физики? Гамильтониан молекулы, виды движений в молекулах и их разделение.

2. Иерархия методов квантовой химии. Принцип Паули, метод Хартри-Фока и пост-Хартри-Фоковские методы (MP, CI, CC), метод функционала плотности (DFT), полуэмпирические методы, молекулярная механика (MM), гибридные методы (QM/MM).

3. Модель жёсткого ротатора – гармонического осциллятора. Поступательное, вращательное и колебательное движения молекулы, виды волчков, гармонический осциллятор и нормальные колебания.

4. Основы статистической термодинамики. Понятие ансамблей, распределение Больцмана, эргодическая гипотеза.

5. Основы теоретической химической кинетики. Активированный комплекс, уравнение Эйринга-Поляни.

6. Метод Монте-Карло (МК). Наивный метод Монте-Карло и метод Метрополиса.

7. Метод Молекулярной Динамики (МД). Численное интернирование уравнений движения, виды термостатов, построение простейших глобальных термостатов (наивное масштабирование скоростей, термостаты Берендсена, Андерсена, Нозе-Хувера).

8. Метадинамика.

9. Учёт квантовых эффектов в МК и МД. Термодинамический метод интегралов по траекториям.

10. Учёт неадиабатических эффектов в МК и МД. Метод минимального числа прыжков по траекториям, эренфестовская динамика.

11. Обзор программ для молекулярного моделирования.

  1. Ю.В. Новаковская, «Молекулярные системы: теория строения и взаимодействия с излучением» // М.: УРСС (2004) .
  2. Ю.В. Новаковская, ч. II «Квантовые состояния молекул» // М.: УРСС (2004).
  3. Д.Френкель, Б.Смит, “Принципы компьютерного моделирования молекуляныя систем: от алгоритмов к приложениям” // М.: “Научный мир” (2013).
  4. Барановский В.И., “Квантовая механика и квантовая химия” // М: “Академия” (2008).
  5. F.Jensen, “Introduction to Computational Chemistry” // John Wiley & Sons, Inc (2007).
  6. T.Schlick, “Molecular Modeling and Simulation: An Interdisciplinary Guide” // Springer New York Dordrecht Heidelberg London (2010).
  7. W.Krauth, “Statistical Mechanics. Algorithms and Computations” // Oxford University Press Inc. (2006).
  8. M.Barbatti, “Nonadiabatic dynamics with trajectory surface hopping method” // WIREs Comput Mol Sci (2011), 1: 620-633. doi: 10.1002/wcms.64
  9. DOI: 10.13140/RG.2.2.28797.20966/1

Поступающим

Как подать заявку на курс?