Studenti budou umět:

zvládnutí programu Gaussian 03, ab initio a DFT výpočtů

zvládnutí programu GaussView a jeho využití pro vizualizaci výsledků výpočtů v programu Gaussian

zvládnutí programu Firefly a jeho využití pro ab initio a DFT výpočty

zvládnutí programů Molekel a WxMacMolPlt pro vizualizaci výsledků výpočtů v programu Firefly

Students will be able to:

work with Gaussian 03 program, perform ab initio and DFT computations

work with GaussView program and employ it for the visualisation of the results of Gaussian 03 computations

work with Firefly program and employ it for ab initio and DFT computations

work with Molekel and WxMacMolPlt programs and employ it for the visualisation of the results of Firefly computations

Z: J. B. Foresman, A. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2nd ed. Gaussian, Inc., Pittsburgh, USA, 1996. ISBN 0-9636769-3-8.

A: J. B. Foresman, A. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2nd ed. Gaussian, Inc., Pittsburgh, USA, 1996. ISBN 0-9636769-3-8.

Elektronická verze přednášek

Electronic version of lectures

1. Přehled komerčních a volně dostupných výpočetních a vizualizačních programů. Výpočetní metody (molekulová mechanika, semiempirické, SCF ab initio, post-SCF, DFT metody.

2. Stručný přehled teoretických základů výpočetních metod, shrnutí použitých principů a aproximací u metody MO-LCAO. Základní principy DFT metody.

3. Program Gaussian03W, základní klíčová slova. Program GaussView jako interface pro Gaussian03W, výstavba molekuly, zadání vstupních dat.

4. Výpočet energie molekuly, optimalizace geometrie molekuly. Výpočty vibračních frekvencí, vizualizace infračervených spekter.

5. Vizualizace výsledků výpočtu, kánonických a lokalizovaných orbitalů pomocí programu GaussView. Metoda přirozených vazebných orbitalů, výpočet náboje.

6. Výpočty pomocí post-SCF metod. Využití DFT metod pro výpočty NMR stínicích a interakčních konstant, vizualizace NMR spekter. Simulace mechanismů reakcí.

7. Výpočet reakční cesty (IRC), vizualizace reakčního mechanismu pomocí programu GaussView. Fixace délek vazeb, vazebných úhlů a torzních úhlů.

8. Výpočty molekul v simulovaném roztoku, SCRF metody (Onsagerova metoda, metody PCM a SCF-PCM).

9. Vícevrstvé metody ONIOM jako cesta k získání přesných údajů o reakčním centru u rozměrných systémů.

10. Import dat z Cambridge Crystallographic Data Centre nebo z výsledků krystalografických experimentů do programu GaussView.

11. Nejdůležitější volně dostupné výpočetní programy, Gamess, Orca a Firefly. Volně dostupné programy pro výstavbu molekuly, WxMacMolPlt, ChemSketch a ArgusLab.

12. Využití programu Firefly pro výpočty lokalizovaných molekulových orbitalů a reakčních mechanismů (IRC).

13. Volně dostupné vizualizační programy Molekel, Avogadro a WxMacMolPlt. Instalace, možnosti a ovládání. Vizualizace výsledků výpočtů lokalizovaných molekulových orbitalů.

14. Využití programu ArgusLab pro výpočty umístění substrátu v molekule enzymu. Import dat z Cambridge Crystallographic Data Centre nebo krystalografických experimentů.

1. Overview of commercial and free of charge available computational and vizualization programs. Computational methods (molecular mechanics, semiempirical, SCF ab initio, post-SCF, DFT).

2. Short overview of theoretical principles of computational methods, summary of approaches and approximations in the MO-LCAO method. Basic principles of DFT methods.

3. Gaussian03W program, basic keywords. GaussView program as the interface for Gaussian03W, building the molecule, input deck for Gaussian03W.

4. Computation of the molecule energy, geometry optimalization. Computations of vibration frequencies, vizualization of infrared spectra.

5. Vizualization of calculation results, canonical and localized orbitals using GaussView program. Natural bond orbital method, calculation of charges.

6. Calculations using post-SCF methods. The use of DFT method for the calculations of NMR shielding and coupling constants, vizualization of the NMR spectra. Simulation of reaction mechanisms.

7. Calculation of reaction path (IRC), vizualization of reaction mechanisms using GaussView. Freezing the bond lengths, bond angles and torsion angles.

8. Calculations of the molecules in simulated solvents, SCRF methods (Onsager, PCM and SCF-PCM).

9. Multilayer methods (ONIOM) as the approach for obtaining acceptable results for large systems.

10. Import of the data from Cambridge Crystallographic Data Centre or from the results of crystallographic experiments into GaussView program.

11. Free of charge available computational programs, Gamess, Orca and PCGamess. Free of charge available programs for building the molecule, WxMacMolPlt, ChemSketch and ArgusLab.

12. The use of Firefly program for the calculation of localized molecular orbitals and reaction mechanisms (IRC).

13. Free of charge available vizualization programs Molekel, Avogadro and WxMacMolPlt. Vizualization of the results of the computations of localized molecular orbitals.

14. The use of ArgusLab program for the calculations of docking substrate in the enzyme molecule. Import of data from Cambridge Crystallographic Data Centre or crystallographic experiments using the OpenBabel and ArgusLab programs.

Žádné.

No.

Předmět je zakončen zkouškou, která sestává z teoretické a experimentální části. Student může přistoupit ke zkoušce po získání zápočtu, který získá na základě vyhotovení tří výpočetních projektů.

The subject is finished by examination consisting from theoretical and experimental part. Student can approach the examination after obtaining assessment based on three computational projects.