KE820: Beregningskvantekemi

10006001 (tidligere UVA) er identisk med denne kursusbeskrivelse.
Kurset samlæses med KE533: Beregningskvantekemi (5 ECTS)

KE820 kan ikke følges af studerende, der har bestået KE533.

Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have godt kendskab til grundlæggende kvantekemi eller grundlæggende kvantefysik, som kunne være erhvervet i et af kurserne KE522, KE818, FY507 eller FY521+FY522.

Kurset har til formål at sætte den studerende i stand til at udføre og forstå elektronstrukturberegninger af molekylære responsegenskaber, hvilket er vigtigt i forhold til teoretisk støtte én- og to-foton absorption, andre lineære og ikke-lineære optiske effekter, NMR og andre magnetiske effekter, elektrisk polarisabiliteter og hyperpolarisabiliteter.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i et af kurserne KE522, KE818, FY507 eller FY521+FY522 eller tilsvarende, og det giver et fagligt grundlag for at udføre kvantekemiske eller atom- og molekylfysiske beregninger i forbindelse med ISA’er og projekter senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence til at vælge passende bølgefunktionsmodeller og basissæt for beregninger af molekylære egenskaber, specielt  UVvis spektre, NMR spektre og elektriske polarisabiliteter.
• Give færdigheder i at lave input til sådanne beregninger, køre beregningerne på en UNIX computer og at finde den ønskede information i programmets output.
• Give viden om og forståelse for det teoretiske grundlag for beregningskvantekemi og beregningsmolekylfysik.

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• beskrive og anvende de kvantemekaniske principper og tilhørende matematiske metoder
• udvikle tidsuafhængig perturbationsteori for en eller flere samtidige perturbationer
• beskrive og anvende Born-Oppenheimer approksimationen
• beskrive og anvende Hartree-Fock modellen og metoder som beskriver elektronkorrelation, inklusive konfigurations¬vekselvirkning, multikonfigurations selvkonsistent felt, koblede klynger og Kohn-Sham tæthedsfunktionalteori
• beskrive variationsprincippet og dets implikationer of approksimative kvantekemiske modeller i forskellige én-elektron og N-elektron basissæt
• analysere hvornår en approksimativ model bryder sammen og en bedre model er nødvendig
• udføre computerberegninger af geometriske, optiske og elektriske egenskaber, herunder simulering af UV-spektre og IR-spektre
• udføre computerberegninger af NMR egenskaber: kemisk skærmning og indirekte spin-spin koblingskonstanter
• redegøre for sammenhænge mellem på den ene side valg af basissæt og elektronstrukturmodel og på den anden side den forventede kvalitet af sådanne beregninger og beregningstiden

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Moderne ab initio elektronstrukturteori-metoder, inklusive
• Hartree-Fock (HF)
• konfigurationsvekselvirkning (CI)
• multikonfigurations selvkonsistent felt (MCSCF)
• andenordens Møller-Plesset perturbationsteori (MP2)
• koblede klynger (CC)
• Kohn-Sham tæthedsfunktionalteori (DFT)
• Tidsuafhængig perturbationsteori; MP2 og molekylære egenskaber
• Tidsafhængig perturbationsteori; absorption og emission af fotoner

Peter Atkins & Ronald Friedman: Molecular Quantum Mechanics 5/ed

Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

• Introfase (forelæsning, holdtimer) - Antal timer: 20
  
• træningsfase: Antal timer: 24, heraf 12 timer eksaminatorie og 12 timer laboratorie
• Studiefase: Antal timer: 80

• 25 timer læsning af lærebog og noter
• 18 timer forberedelse til opgaveregning
• 12 timer forberedelse til computerøvelser
• 25 timer eksamensforberedelse