Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021

Rechnergestützte Wissenschaften Master Information
Vertiefungsgebiete
Chemie
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
529-0474-00LQuantenchemieW6 KP3GM. Reiher, T. Weymuth
KurzbeschreibungEinführung in Konzepte der Elektronenstruktur-Theorie und in die Methoden der numerischen Quantenchemie; begleitende Übungen mit Papier und Bleistift, sowie Anleitungen zu praktischen Berechnungen mit Quantenchemie-Programmen am Computer.
LernzielChemie kann inzwischen vollständig am Computer betrieben werden, eine intellektuelle Leistung, für die 1998 der Nobelpreis an Pople und Kohn verliehen wurde. Diese Vorlesung zeigt, wie das geht. Erarbeitet wird dabei die Vielteilchen-Quantentheorie von Mehrelektronensystemen (Atome und Moleküle) und ihre Implementierung in Computerprogramme. Es soll ein vollständiges Bild der Quantenchemie vermittelt werden, das alles Rüstzeug zur Verfügung stellt, um selbst solche Berechnungen durchführen zu können (sei es begleitend zum Experiment oder als Start in eine Vertiefung dieser Theorie).
InhaltGrundlegende Konzepte der Vielteilchen-Quantenmechanik. Entwicklung der Mehrelektronentheorie für Atome und Moleküle; beginnend bei der harmonischen Näherung für das Kern-Problem und bei der Hartree-Fock-Theorie für das elektronische Problem über Moeller-Plesset-Störungstheorie und Konfigurationswechselwirkung zu Coupled-Cluster und Multikonfigurationsverfahren. Dichtefunktionaltheorie. Verwendung quantenchemischer Software und Problemlösungen mit dem Computer.
SkriptEin Skript zu allen Vorlesungsstunden wird zur Verfügung gestellt (die aufgearbeitete Theorie wird durch praktische Beispiele kontinuierlich begleitet).

Sämtliche Informationen zur Vorlesung, sowie die links zum Online-Streaming werden auf dieser Webseite bekanntgegeben:
https://reiher.ethz.ch/courses-and-seminars/exercises/QC_2021.html
LiteraturLehrbücher:
F.L. Pilar, Elementary Quantum Chemistry, Dover Publications
I.N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall

Hartree-Fock in Basisdarstellung:
A. Szabo and N. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, McGraw-Hill

Bücher zur Computerchemie:
F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, John Wiley & Sons
C.J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry, John Wiley & Sons
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: einführende Vorlesung in Quantenmechanik (z.B. Physikalische Chemie III: Quantenmechanik)
227-0161-00LMolecular and Materials Modelling Information W4 KP2V + 2UD. Passerone, C. Pignedoli
KurzbeschreibungThe course introduces the basic techniques to interpret experiments with contemporary atomistic simulation, including force fields or ab initio based molecular dynamics and Monte Carlo. Structural and electronic properties will be simulated hands-on for realistic systems.
The modern methods of "big data" analysis applied to the screening of chemical structures will be introduced with examples.
LernzielThe ability to select a suitable atomistic approach to model a nanoscale system, and to employ a simulation package to compute quantities providing a theoretically sound explanation of a given experiment. This includes knowledge of empirical force fields and insight in electronic structure theory, in particular density functional theory (DFT). Understanding the advantages of Monte Carlo and molecular dynamics (MD), and how these simulation methods can be used to compute various static and dynamic material properties. Basic understanding on how to simulate different spectroscopies (IR, X-ray, UV/VIS). Performing a basic computational experiment: interpreting the experimental input, choosing theory level and model approximations, performing the calculations, collecting and representing the results, discussing the comparison to the experiment.
Inhalt-Classical force fields in molecular and condensed phase systems
-Methods for finding stationary states in a potential energy surface
-Monte Carlo techniques applied to nanoscience
-Classical molecular dynamics: extracting quantities and relating to experimentally accessible properties
-From molecular orbital theory to quantum chemistry: chemical reactions
-Condensed phase systems: from periodicity to band structure
-Larger scale systems and their electronic properties: density functional theory and its approximations
-Advanced molecular dynamics: Correlation functions and extracting free energies
-The use of Smooth Overlap of Atomic Positions (SOAP) descriptors in the evaluation of the (dis)similarity of crystalline, disordered and molecular compounds
SkriptA script will be made available and complemented by literature references.
LiteraturD. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulations, Academic Press, 2002.

M. P. Allen and D.J. Tildesley, Computer Simulations of Liquids, Oxford University Press 1990.

C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry. Theories and Models, Wiley 2004

G. L. Miessler, P. J. Fischer, and Donald A. Tarr, Inorganic Chemistry, Pearson 2014.

K. Huang, Statistical Mechanics, Wiley, 1987.

N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College 1976.

E. Kaxiras, Atomic and Electronic Structure of Solids, Cambridge University Press 2010.
327-0613-00LComputer Applications: Finite Elements in Solids and Structures Information
The course will only take place if at least 7 students are enrolled.
W4 KP2V + 2UA. Gusev
KurzbeschreibungEinführung in die Finite-Elemente-Methode für Studenten mit einem allgemeinen Interesse an diesem Gebiet
LernzielEinführung in die Finite-Elemente-Methode für Studenten mit einem allgemeinen Interesse in diesem Gebiet
InhaltEinführung, Energieformulierungen, die Rayleigh-Ritz-Methode, Finite-Elemente der Verschiebungen, Lösungen zu den Finite-Elemente Gleichungen, Lineare Elemente, Konvergenz, Kompatibilität und Vollständigkeit, Finite Elemente höherer Ordnung, Beam- und Frame-Elemente, Plate- und Shell-Elemente, Dynamik und Vibrationen, Verallgemeinerung des Finite-Elemente-Konzeptes (Galerkin-weighted residual and variational approaches)
SkriptAutographie
Literatur- Astley R.J. Finite Elements in Solids and Structures, Chapman & Hill, 1992
- Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite Element Method, 5th ed., vol. 1, Butterworth-Heinemann, 2000
401-5940-00LSeminar in Chemistry for CSEW4 KP2SP. H. Hünenberger, M. Reiher
KurzbeschreibungThe student will carry out a literature study on a topic of his or her liking or suggested by the supervisor in the area of computer simulation in chemistry, the results of which are to be presented both orally and in written form.

For more information: www.csms.ethz.ch/education/RW
Lernziel
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