Ab Initio Calculations in Chemistry and Biochemistry - NBCM050

• Title: Ab-initio výpočty v chemii a biochemii
• Guaranteed by: Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2004
• Semester: winter
• E-Credits: 10
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, C+Ex [HT]; summer s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: cancelled
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. RNDr. Ing. Jaroslav Burda, DrSc.
• Class: Fyzika
• Classification: Physics > Biophysics and Chemical Physics
• Interchangeability : NBCM121, NBCM122

Annotation

English

Last update: T_KCHFO (11.05.2001)

From SCF approximation to higly sofisticated methods for calculating the correlation energy. Applications in chemistry and biochemistry.

Czech

Last update: ()

Cílem tohoto cyklu přednášek je poskytnout ucelený pohled na současné možnosti výpočetní kvantové chemie v oblasti elektronových vlastností od základní SCF aproximace až po vysoce sofistikované výpočty korelační energie aplikované na chemické a biochemické problémy. Vhodné pro studenty od 3. ročníku a PDGS studenty i z PříFUK, případně i zájemce z řad studentů učitelství.

Literature

Last update: G_F (26.05.2003)

Zahradník R., Polák R. Základy kvantové chemie, SNTL Praha 19

Čárský P., Urban M. Ab initio výpočty v chemii, SNTL Praha 1985

Fišer J. Úvod do kvantové chemie, Academia Praha1983

Fišer J. Úvod do molekulové symetrie (Aplikace teorie grup v chemii), SNTL Praha 1980

Hobaz P., Zahradník R. Mezimolekulové komplexy, Academia Praha 1988

Dyall K.G. Introduction to Relativistic Quantum Chemistry, A Course for Graduate Students, Odense University, 1995

Szabo A., Ostlund N.S. Modern Quantum Chemistry, McGraw-Hill 1989

Daudel R., Leroy G., Peers D., Sana M. Quantum Chemistry, John Wiley & Sons1983. ed. Roos B. Lecture Notes in Quantum Chemistry, European Summer School in Quantum Chemistry, Springer-Verlag 1992rovnice; relativistické korekce pro pohyb elektronu v elektromagnetickém poli - Pauliho rovnice, spin-orbitální interakce; atom vodíku se započtením spinu a interakce s vnějším magnetickým polem; Dirac-Hartree-Fockova rovnice; 2-spinorová Diracova rovnice - skalární soubor bazí a neredukovatelné grupy symetrie fermionů; L.C.A.Spinorů.

Zahradník R., Polák R. Základy kvantové chemie, SNTL Praha 19

Čárský P., Urban M. Ab initio výpočty v chemii, SNTL Praha 1985

Fišer J. Úvod do kvantové chemie, Academia Praha1983

Fišer J. Úvod do molekulové symetrie (Aplikace teorie grup v chemii), SNTL Praha 1980

Hobaz P., Zahradník R. Mezimolekulové komplexy, Academia Praha 1988

Dyall K.G. Introduction to Relativistic Quantum Chemistry, A Course for Graduate Students, Odense University, 1995

Szabo A., Ostlund N.S. Modern Quantum Chemistry, McGraw-Hill 1989

Daudel R., Leroy G., Peers D., Sana M. Quantum Chemistry, John Wiley & Sons1983. ed. Roos B. Lecture Notes in Quantum Chemistry, European Summer School in Quantum Chemistry, Springer-Verlag 1992

Syllabus

English

Last update: G_F (26.05.2003)

From SCF approximation to higly sofisticated methods for calculating the correlation energy. Applications in chemistry and biochemistry.

Czech

Last update: G_F (26.05.2003)

1. Úvod do kvantové chemie. Axiomy kvantové mechaniky; komutační relace; operátory fyikálních veličin; integrály pohybu; vlastní funkce a hodnoty jednoduchých systemů - tuhý rotor, harmonický oscilátor; atom vodíku. Schrödingerova rovnice souboru stejný částic - symetrické a antisymetrické vlnové funkce.

2. Hartree-Fockovy rovnice. Typy bázových funkcí; gaussovské soubory bází; Coulombické a výměnné operátory; Fockův operátor. Odvození Hartreeho-Fockových rovnic; variační princip; minimalizace energie jednodeterminantální vlnové funcke; kanonické HF rovnice. Interpretace HF řešení; orbitální energie a Koopmansův teorém; Brillouinův teorém. Restricted Close-Shell HF - Roothaanovy rovnice; spinové operátory a spinově adaptované configurace; nábojová hustota; vyčíslení Fockovy matice; ortogonalizace base; SCF procedura;orbitální energie a populační analýza; ilustativní příklady - celková energie, ionizační potenciál,rovnovážné geometrie, populační analýza a dipolové momenty. Unrestricted Open-Shell HF rovnice - Pople-Nesbetovy rovnice; unrestricted Slaterovy determinanty a matice hustoty; řešení unrestricted SCF rovnic; příklady unrestricted výpočtů; disociační problém a jeho unrestricted řešení.

3. Konfigurační interakce. Multikonfigurační vlnová funkce - struktura úplné (full) CI matice; dvakrát exitovaná CI; ilustrativní příklady. Přirozené orbitaly; jednočásticová redukovaná matice hustoty; Multikonfigurační SCF a GVB metody. Omezená (limited) CI a problém \"size konzistence\".

4. Teorie párů a vázaných párů. Přiblížení nezávislých elektronových párů (IEPA); invariance unitární transformace bazí; příklady a ilustrativní výpočty. Teorie vázaných párů (CCA, CPMET); klastrový rozklad vlnové funkce; lineární CCA a aproximace vázaných elektronových párů (CEPA); názorné jednoduché výpočty; Aplikace mnoho-elektronové teorie na jednočásticový Hamiltonián; výpočty relaxační energie a a resonanční energie polyenů H(ckelovou teorií pomocí CI, IEPA, CCA a CEPA.

5. Mnoho-částicová poruchová teorie. Rayleigh-Schr(dingerova poruchová teorie (RSPT); diagramatická reprezentace RSPT; dvoustavová aproximace; její rozšíření na N-stavů; sčítání diagramů; orbitální poruchové teorie - jednočásticové poruchy a jejich diagramatická reprezentace; poruchový rozvoj korelační energie; N-závislost RS poruchového rozvoje; diagramatická reprezentace poruchového rozvoje korelační energie - Hugenholtzovy a Godlstonovy diagramy; ilustrativní výpočty.

6. Slabé interakce. Použitelnost různých typů kvantově-chemických metod v oblasti slabých interakcí; CI, GVB, MPx, SCF metod. Stabilizační energie; geometrie - energetické hyperplochy a jejich stacionární body, základní a excitované stavy - elektronová spektra; rotačně vibrační spektra; reaktivita van der Waalsových molekul.

7. Relativita v kvantové chemii. Relativistická rovnice pro částici s nulovým spinem; volný pohyb částice s nulovým spinem a její interakce s elektromagnetickým polem; Diracova rovnice - kovariantní rovnice; relativistické korekce pro pohyb elektronu v elektromagnetickém poli - Pauliho rovnice, spin-orbitální interakce; atom vodíku se započtením spinu a interakce s vnějším magnetickým polem; Dirac-Hartree-Fockova rovnice; 2-spinorová Diracova rovnice - skalární soubor bazí a neredukovatelné grupy symetrie fermionů; L.C.A.Spinorů.