Výpočtová fyzika a návrh materiálů - NFPL011

• Anglický název: Computational Physics and Materials Design
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: doc. RNDr. Karel Carva, Ph.D.
• Vyučující: doc. RNDr. Karel Carva, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek
• Je prerekvizitou pro: NFPL126, NBCM042, NFPL002
• Je záměnnost pro: NBCM040

Anotace

čeština

Výpočty elektronové struktury z prvotních principů (ab initio) − teoretické základy (Mnohočásticový problém, poruchový počet, Greenovy funkce, těsná vazba, otevřené systémy, substituční neuspořádanost), − možnosti uplatnění pro predikci vlastností reálných materiálů (struktura a hustota, magnetická struktura, transportní vlastnosti) − ab initio metody (KKR, LCAO, LAPW, LMTO, ASW) − aktivní práce s příslušnými programy (WIEN2k, elk, TB-LMTO) pro 1. a 2. nmgr nebo pro doktorandy

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (13.05.2019)

angličtina

First-principles (ab initio) electronic structure calculations - theoretical background (many-body problems, perturbation theory, Green functions, tight-binding model, open systems, substitutional disorder) - application to predict real materials' properties (structure and density, magnetic structure, transport properties), - ab initio methods (KKR, LCAO, LAPW, LMTO, ASW) - handling of corresponding programs (WIEN2k, elk, TB-LMTO) Recommended for master students or post-graduate students.

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (13.05.2019)

Deskriptory

Forma distanční výuky: přímý on-line přenos výuky konané v posluchárně + interaktivní diskuse nebo konzultace + kontrolovaná četba ze skript nebo z literatury.

Zájemce o předmět prosím o kontakt na [e-mail], bude předán odkaz na zoom setkání

Poslední úprava: Carva Karel, doc. RNDr., Ph.D. (02.10.2020)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Podmínkou zakončení předmětu je ústní zkouška. Požadované znalosti odpovídají sylabu předmětu v rozsahu prezentovaném na přednášce.

Poslední úprava: Carva Karel, doc. RNDr., Ph.D. (11.05.2022)

angličtina

The course is completed by passing oral exam. Exam requirements follow the subject syllabus as presented during lectures.

Poslední úprava: Carva Karel, doc. RNDr., Ph.D. (11.05.2022)

Literatura

čeština

1. I. Turek, V. Drchal, J. Kudrnovský, M. Šob, P. Weinberger, Electronic Structure of Disordered Alloys, Surfaces and Interfaces, Kluwer, Boston, 1997.

2. A. Gonis, Theoretical Materials Science, Materials Research Society, Warrendale, PA, 2000

3. WIEN2k user guide: http://www.wien2k.at/reg_user/textbooks/usersguide.pdf

Poslední úprava: CARVA/MFF.CUNI.CZ (20.09.2009)

Požadavky ke zkoušce

Požadavky absolvování ústní zkoušky odpovídají rozsahu sylabu prezentovaném

na přednášce.

Poslední úprava: Carva Karel, doc. RNDr., Ph.D. (17.10.2017)

Sylabus

čeština

I. Přehled - co lze spočítat z prvotních principů, výhody / nevýhody

II. Společný formalismus:

• Mnohočásticový problém - DFT, korelace, různé funkcionály

• Poruchový počet, Greenovy funkce

• Těsná vazba (TB), otevřené systémy

• Substituční neuspořádanost - různé aproximace

III. Ab initio metody, volba báze a potenciálů:

• Linearizace vs. přístup Korringa-Kohn-Rostoker (KKR)

• Lineární muffin-tinové orbitaly (LMTO),

• Linearizované rozšířené rovinné vlny (LAPW),

• Rozšířené sférické vlny (ASW),

• Lineární kombinace atomových orbitalů (LCAO)

• Plný potenciál vs. sféricky symetrický potenciál

• Pseudopotenciály

IV. Aplikace - veličiny, jejich závislosti:

• Hustota stavů, pásová struktura

• Celková energie, rovnovážný objem a mřížková konstanta

• Lokální magnetické momenty, výměnné interakce, spinové struktury, Curiova teplota

• Transport: balistický/difuzní, vodivost, spintronika, optické vlastnosti

V. Práce s programy:

• WIEN2k ((L)APW + local orbitals)

• program na bázi TB-LMTO metody

Poslední úprava: CARVA/MFF.CUNI.CZ (20.09.2009)

angličtina

I. Overview - what can be calculated from first principles, advantages / disadvantages

II. Common formalism:

• Many body problem - DFT, correlations, various functionals

• Perturbation theory, Green's functions

• Tight-binding method (TB), open systems

• Substitutional disorder - various approximations

III. Ab initio methods, selections of the basis and potentials

• Linearization vs. Korringa-Kohn-Rostoker approach (KKR)

• Linear muffin-tin orbitals (LMTO),

• Linearized augmented plane waves (LAPW),

• Augmented spherical waves (ASW),

• Linear combination of atomic orbitals (LCAO)

• Full potential vs. spherically symmetric potential

• Pseudopotentials

IV. Applications - properties, its dependences:

• Density of states, band structure

• Total energy, equilibrium volume and lattice parameters

• Local magnetic moments, exchange interactions, spin structures, Curie temperature

• Transport: ballistic/diffusive, conductivity, spintronics, optical properties

V. Programs to be trained:

• WIEN2k ((L)APW + local orbitals)

• TB-LMTO based program

Poslední úprava: CARVA/MFF.CUNI.CZ (20.09.2009)