KE820: Beregningskvantekemi

• Have godt kendskab til grundlæggende kvantekemi eller grundlæggende kvantefysik, som kunne være erhvervet i KE522 eller FY544+FY547

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 til én- og to-foton absorption, andre lineære og ikke-lineære optiske effekter, elektrisk polarisabiliteter og hyperpolarisabiliteter.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i KE522, FY544+FY547 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 relation til kompetenceprofilen for en kandidatgrad i kemi giver dette kursus viden om a) grundlæggende teoretiske begreber og kvantekemiske beregningsmetoder for molekylære egenskaber baseret på højeste internationale forskning inden for dette fagområde, b) emner inden for den forskning i beregningskemi, som dyrkes af medarbejdere på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci og c) ekspertviden på et afgrænset forskningsfelt inden for det beregningskemiske fagområde, specifikt molekylære responsegenskaber og UV/vis spektroskopi.

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

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

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

Aktiviteter i studiefasen:

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