Molekulární modelování a simulace - P403001
Anglický název: Molecular Modelling and Simulation
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Platnost: od 2019
Semestr: letní
Body: letní s.:0
E-Kredity: letní s.:0
Způsob provedení zkoušky: letní s.:
Rozsah, examinace: letní s.:2/1 Jiné [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: doktorské
Další informace: http://old.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/N403027.html
Poznámka: předmět je určen pouze pro doktorandy
student může plnit i v dalších letech
Garant: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc.
Záměnnost : D403010
Je záměnnost pro: AP403001
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace -
Poslední úprava: Matějka Pavel prof. Dr. RNDr. (16.06.2019)
Předmět "Molekulární modelování a simulace" seznamuje posluchače z řad doktorandů se základy modelování molekul (okrajově i jiných systémů mnoha částic) převážně metodami klasické mechaniky od konstrukce silového pole po metody molekulární dynamiky a Monte Carlo. Důraz je kladen na metodiku počítačového experimentu (pseudoexperimentu). Nedílnou součástí je práce na projektu, tj. simulace jednoduchého systému. K dispozici jsou česky psaná skripta i demonstrační software.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (08.08.2018)

Studenti budou:

  • Rozumět základům molekulového modelování a simulací v kontextu klasické a kvantové statistické termodynamiky
  • Umět se orientovat v simulačních metodách MD a MC vč. stanovení nejrůznějších veličin
  • Provést vlastní simulaci za použití vhodného simulčního balíku, příp. i na základě vlastního kódu

Literatura -
Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (17.10.2018)

Z: I. Nezbeda, J. Kolafa a M. Kotrla: Úvod do počítačových simulací. Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, skriptum University Karlovy (Karolinum, Praha 1998, 2003);

D: D. Frenkel a B. Smit: Understanding Molecular Simulation (Academic Press, 1996, 2002);

D: M. P. Allen a D. J. Tildesley: Computer Simulation of Liquids (Clarendon Press, Oxford 1986, 2002);

D: http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/molsim.pdf

Studijní opory -
Poslední úprava: Kubová Petra Ing. (12.04.2018)

http://old.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/N403027.html

Sylabus -
Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (05.11.2018)

1. Úvod - k čemu jsou simulace dobré?

2. Opakování statistické termodynamiky a méně obvyklé soubory (izobarický).

3. Atomistické a mřížkové modely. Silové pole.

4. Molekulová dynamika: Verletova metoda, leap-frog. Základy Hamiltonovy mechaniky, zákony zachování. Symplekticita.

5. Další integrátory (Gear, multiple timestep). Termostaty v MD.

6. Metody Monte Carlo - MC integrace, Metropolisova metoda. Náhodná čísla.

7. Metodika simulací a měření veličin, statistické chyby, okrajové podmínky.

8. Strukturní veličiny: radiální distribuční funkce, strukturní faktor.

9. Entropické veličiny: termodynamická integrace, neboltzmannovské vzorkování, integrace střední síly, Widomova metoda.

10. Dosah potenciálu, korekce. Coulombovy síly: Ewaldova sumace, metoda reakčního pole.

11. Další soubory: izobarický, grandkanonický, Gibbsův. Další stupně volnosti v MD: Nosé-Hoover, barostat.

12. Další MC metody: preferenční vzorkování, molekuly, polymery. Dynamika s vazbami (SHAKE). Optimalizace simulací.

13. Brownovská (Langevinovská) dynamika a DPD. Kinetické veličiny: EMD vs. NEMD.

14. Optimalizace: simulované žíhání, genetické algoritmy.

Vstupní požadavky -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (08.08.2018)

Dobrá znalost chemické a statistické termodynamiky, vhodná je i základní znalost teoretické mechaniky

Hodnocení studenta
Forma Váha
Domácí příprava na výuku 25
Obhajoba individuálního projektu 25
Zkouškový test 25
Ústní zkouška 25