Моделювання фізичних процесів
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 8.105.00.M.025
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: д.ф.-м.н. Брик Т.М.
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: 1. Знати принципові відмінності та межі застосування методів Монте-Карло, класичної та першопринципної молекулярної динаміки.
2. Знати основні алгоритми атомістичного моделювання та вміти застосовувати різні ансамблі при заданих умовах моделювання.
3. Знати основні концептуальні підходи до застосовності функціоналу електронної густини та застосовності цього підходу в комп'ютерному моделюванні з перших принципів.
4. Знати фізичні властивості, які можна отримати з реальних експериментів та з комп'ютерного атомістичного моделювання.
5. Вміти розробляти комп'ютерні програми для обчислень фізичних властивостей систем в різних агрегатних станах з траєкторій частинок отриманих з атомістичного моделювання.
6. Вміти оцінювати розмірні ефекти та їх застосовність до порівняння з макроскопічними системами.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Статистична фізика і термодинаміка
Фізика твердого тіла
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
Спеціальні розділи хімії
Фізика конденсованого стану і квантово-розмірних систем
Короткий зміст навчальної програми: Курс комп'ютерного моделювання фізичних процесів можна умовно розділити на три частини. В першій частині дається розгорнута інформація та основні алгоритми методу молекулярної динаміки. Послідовно викладені процедури отримання ефективних взаємодій між атомістичними частинками, які є основою для проведення моделювання. Детально обговорюються алгоритми молекулярної динаміки, які спрямовані на виконання законів збереження для простих та складних молекулярних систем. Важливим розділом є методика розрахунку різниць вільних енергій між двома станами системи, що дозволяє прогнозувати поведінку складних систем з точки зору пошуку мінімуму вільної енергії. Друга частина курсу полягає у детальному вивченні методу функціоналу густини та алгоритмів розрахунку електронних спектрів в рамках цього формалізму. Важливим розділом тут є детальне вивчення електрон-іонних псевдопотенціалів та методів їх генерування. Псевдопотенціали як вхідні взаємодії є основою для подальшого розуміння методу першопринципної молекулярної динаміки, який розглядється в третій частині курсу. Аспіранти будуть мати нагоду ознайомитись з найбільш популярними сучасними методиками першопринципного моделювання на основі методу Кар-Паррінелло та методу мінімізації електронних ступенів вільності. Практичні вміння роботи з пакетами програм для першопринципного моделювання повинні закріпити теоретичний матеріал.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль (40%): усне опитування, презентації на семінарах, контрольні роботи, індивідуальні письмові роботи. Випускний тест (60%): іспит.
Рекомендована література: 1. Х.Гулд, Я.Тобочник. Компьютерное моделирование в физике. В 2-х томах. “Мир”, М., 1990
2. Д.Хеерман. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. “Наука”, М., 1990
3. D.Frenkel, B.Smit. Understanding Molecular Simulation. Academic Press. SanDiego, 1996