شیمی محاسباتی: مفاهیم، نظریه‌ها و کاربردها

آنچه یاد خواهید گرفت:

• درک نظریه‌های زیربنایی متدهای مختلف محاسباتی مانند ab initio، نظریه تابع چگالی، روش‌های نیمه‌تجربی و مکانیک مولکولی
• درک تفاوت بین متدهای مبتنی بر تابع موج و چگالی در شیمی محاسباتی، و مزایا و معایب آن‌ها
• درک هزینه و دقت متدها و مجموعه‌های اولیه مختلف
• یادگیری اعمال رویکردهای موثر و صرفه‌جویی در زمان برای حل مسائل شیمیایی با دقت بالا و حداقل هزینه (زمان)
• کسب دانش درباره منابع و پایگاه‌های داده مختلف که برای یک شیمیدان نظری مفید هستند.

پیش نیازهای دوره

• داشتن مقداری دانش ریاضیات ضروری است، زیرا این دوره شامل معادلات متعددی می‌شود.

توضیحات دوره

شیمی محاسباتی شامل کاربرد روش‌های عددی برای حل مسائل مربوط به سیستم‌های شیمیایی است. تسلط به شیمی محاسباتی نه تنها نیازمند کار عملی با نرم‌افزارهای محاسباتی است، بلکه درک نظریه‌های زیربنایی، متدهای محاسباتی و رویکردهای حل مسائل شیمیایی را نیز می‌طلبد. در این دوره، دانشجویان چارچوب نظری روش‌های شیمی محاسباتی را که برای درک این روش‌ها ضروری است، خواهند آموخت. همچنین در این دوره، درک عملی از نقاط قوت، نقاط ضعف و دامنه کاربرد روش‌های مختلف ارائه می‌شود. این دانش، امکان ارزیابی انتقادیِ اعتبار و دقت نتایج و نتیجه‌گیری‌های حاصل از مدل‌سازی شیمی محاسباتی مسائل شیمیایی را فراهم می‌کند.

در نهایت، توضیحاتی در مورد چند ویژگی نیز ارائه شده است که به دانشجویان ایده می‌دهد چگونه این ویژگی‌ها از طریق ابزارهای محاسباتی محاسبه می‌شوند.

موضوعات زیر در این دوره مورد بحث قرار خواهند گرفت:

• سطح انرژی پتانسیل (PES)
• مینیمم‌ها و نقاط زینی
• ترمودینامیک و آنالیز حالت نرمال
• معادله موج شرودینگر
• هامیلتونی مولکولی و تقریب بورن-اوپنهایمر
• متد هارتری-فاک
• متدهای پساهارتری-فاک
• همبستگی ایستا و پویا
• نظریه تابع چگالی (DFT)
• توابع اولیه و مجموعه‌های اولیه
• حالت‌های برانگیخته
• سیستم‌های لایه بسته و لایه باز
• هزینه و دقت
• راهبردهای کاهش هزینه متدهای محاسباتی
• مکانیک مولکولی
• متدهای نیمه‌تجربی
• محاسبات ویژگی‌ها

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• تمامی دانشمندانی که قصد دارند متدهای مبتنی بر مکانیک کوانتومی یا مکانیک مولکولی را یاد بگیرند یا در تحقیقات خود اعمال کنند.