Students will be able to:

design, apply and analyse results of molecular modelling calculations (molecular mechanics, basic quantum chemistry methods, docking).

Studenti budou umět:

navrhovat, provádět a zpracovávat výsledky výpočtů, využívajících metody molekulárního modelování (molekulová mechanika, základní kvantově-chemické metody, docking).

R: D.C. Young: Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real World Problems. John Wiley & Sons, Inc., 2002, ISBN: 9780471333685 (print), 9780471220657 (online)

Z: I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla: Úvod do počítačových simulací: Metoda Monte Carlo a molekulární dynamiky. Karolinum, 2003, ISBN: 8024606496

Z: D.C. Young: Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real World Problems. John Wiley & Sons, Inc., 2002, ISBN: 9780471333685 (tištěná), 9780471220657 (online)

1. 3D geometry, Cartesian coordinates, Z-matix, connectivity, PDB file

2. Inspection of 3D models, bond lengths, angles, torsions, rendering

3. Structure-potential energy relationship, different levels of theory, potential energy hypersurface

4. Molecular mechanics, ball-spring model, single point calculations

5. Schrödinger equation, wave function, approximative solutions, methods (including semi-empirical), variational methods, basis sets

6. Prediction of properties (charges, reaction kinetics and mechanisms, spectral and chiroptical properties)

7. Geometry optimization, local minima problem

8. Molecular vibrations, normal modes

9. Solvation, implicit and explicit solvent, continuum electrostatics

10. Molecular dynamics, PBC, NPT, NVT, thermostats, constraints

11. Sampling, data collection, analysis and visualisation

12. Mesoscopic simulations (coarse graining, Brownian simulations)

13. Free energy, metadynamics and related methods

14. Example studies

1. 3D geometrie, kartézské souřadnice, Z-matice, konektivita, PDB soubor

2. Inspekce 3D modelu, vazebné délky, úhly, torzní úhly, rendering

3. Vztah struktura-potenciální energie, různé úrovně výpočtu, hyperplocha potenciální energie

4. Molekulová mechanika, kuličkový model, single point výpočet

5. Schrödingerova rovnice, vlnová funkce, aproximativní řešení, metody (též semiempirika), variační metoda, báze

6. Výpočty vlastností (náboje, reakční kinetiky a mechanismy, spektrální a chiroptické vlastnosti)

7. Geometrická optimalizace, problém lokálních minim

8. Molekulární vibrace, normální módy

9. Solvatace, implicitní a explicitní rozpouštědlo, elektrostatika kontinua

10. Molekulová dynamika, PBC, NPT, NVT, termostaty, constraints

11. Snímkování, sběr dat, zpracování a vizualizace dat

12. Simulace na různých škálách (coarse graining, brownovské simulace)

13. Volná energie, metadynamika a ostatní metody,

14. Ukázková studie

https://web.vscht.cz/spiwokv/molmod/

https://web.vscht.cz/~spiwokv/modelovani2/

https://web.vscht.cz/spiwokv/molmod/

https://web.vscht.cz/~spiwokv/modelovani2/

Physical Chemistry

základní znalosti fyzikální chemie v rozsahu vyučovaném v bakalářském SP na VŠCHT