Methods of molecular dynamics and Monte Carlo - MC260P79

• Title: Metody molekulové dynamiky a Monte Carlo
• Czech title: Metody molekulové dynamiky a Monte Carlo
• Guaranteed by: Department of Physical and Macromolecular Chemistry (31-260)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2016
• Semester: winter
• E-Credits: 4
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. Mgr. Pavel Jungwirth, CSc., DSc.
• Teacher(s): Lukasz Cwiklik; prof. Mgr. Pavel Jungwirth, CSc., DSc.

Annotation

English

Introduction to molecular dynamics and Monte Carlo methods for simulating molecular systems. Suitable primarily for Ms. and PhD. students at PřF UK and MFF UK. For Erasmus teaching can be in English.

Last update: Jungwirth Pavel, prof. Mgr., CSc., DSc. (27.11.2017)

Czech

Úvod do metod molekulové dynamiky a Monte Carlo pro simulace molekulových systémů. Vhodné zejména pro magisterské studenty a doktorandy PřF UK a MFF UK. Pro Erasmus možná výuka v angličtině.

Last update: Jungwirth Pavel, prof. Mgr., CSc., DSc. (27.11.2017)

Literature

M. P. Allen a D. J. Tildesley: Computer simulations of liquids, Clarendon Press, Oxford, 1991. 

D. Frenkel a B. Smit: Understanding molecular simulations, Academic Press, New York, 2002.

H. Martinez-Seara a L. Cwiklik; Introductory tutorial for Gromacs, DOI: 10.5281/zenodo.1230441

E. Braun et al., Best Practices for Foundations in Molecular Simulations, Living Journal of Computational Molecular Science 1.1 (2018): 5957.

Last update: Cwiklik Lukasz (18.02.2019)

Requirements to the exam

Zkoušku může skládat student/ka, který/á nejpozději 7 dnů předem předloží zpracovaný samostatný projekt z praktické části.
Zkouška je ústní v rozsahu probírané látky (viz sylabus).
Základem zkoušky je "obhajoba" samostatného projektu, důraz je kladen na porozumění použitým metodám a podstatě mezimolekulových interakcí v simulovaném systému.

V době koronavirové uzávěry probíhá studium formou individuálních konzultací na UOCHB spolu s domácími úkoly (četbou).

Last update: Jungwirth Pavel, prof. Mgr., CSc., DSc. (19.10.2020)

Syllabus

English

1. Thermodynamic ensembles, calculation of thermodynamic variables, correlation and distribution functions, ergodic theorem.

2. Interatomic and intermolecular potentials.

3. Integration of classical equations of motion - Verlet method, Leap-frog method etc.

4. Basics of Monte Carlo methods. Metropolis method of generation of the canonical ensemble.

5. Simulation protocol: initial conditions, entry parameters, periodic boundary conditions, interaction cutoff, Ewald summation, methods of temperature and pressure control.

6. Methods of visualization and analysis of results.

7. Examples of use for solving practical problems in biophysics, surface science etc.

Within the class, there will be both theoretical lectures and practical demonstrations of computer simulations.

Last update: Cwiklik Lukasz (18.02.2019)

Czech

1. Statistické soubory, výpočet termodynamických veličin, korelační a distribuční funkce, ergodický teorém. 

2. Meziatomové a mezimolekulové potenciály. 

3. Integrace klasických pohybových rovnic - metody Verlet, Leap-frog atp.

4. Základy metod Monte Carlo. Metropolisova metoda generace kanonického souboru. 

5. Simulační protokol: počáteční podmínky, vstupní parametry, periodické okrajové podmínky, interakční cutoff, Ewaldova sumace, simulace za konstantní teploty a za konstantního tlaku. 

6. Metody vizualizace a analýzy výsledků.

7. Příklady využiti simulací molekulové dynamiky a Monte Carlo pro praktické problémy v biofyzice, chemii a fyzice povrchů atp.

 

V rámci přednášky se bude konat jak teoretický výklad, tak praktické ukázky počítačových simulací. 

Last update: Cwiklik Lukasz (18.02.2019)