Detail předmětu

Modelování molekulárních struktur

FSI-TSMAk. rok: 2015/2016

Předmět seznamuje studenty s úvodem k modelování chemických struktur v rozsahu vhodném pro studium některých inženýrských oborů, např. pro nanotechnologie. Studenti se seznámí se základními metodami výpočtu energie molekuly (molekulárních systémů) užitím metod kvantové chemie. Cílem je objasnění základních interakcí a provedení minimalizace energie kvantového systému výpočty programy SPARTAN aPEGAS.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

2

Garant předmětu

prof. RNDr. Jaroslav Koča, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Kurz usnadní studentům orientaci při výběru diplomového úkolu. Získání všeobecného znalostí v oblasti modelování chemických struktur jim umožní lépe pochopit nové technologické procesy aplikovatelné při vývoji moderních materiálů.

Prerekvizity

Znalosti na úrovni absolvovaného předmětu Chemie (FSI-1CH) a absolvování předmětu Organická a makromolekulární chemie (FSI-TOM).


Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studenta bude zohledňovat jednak jeho práci ve cvičení, jednak výsledky písemného testu a diskuze nad zadanými tématy při zkoušce (k přípravě povoleny poznámky z přednášek).

Učební cíle

Předmět seznamuje studenty s úvodem k modelování chemických struktur v rozsahu vhodném pro studium některých inženýrských oborů, např. pro nanotechnologie. Studenti se seznámí se základními metodami výpočtu energie molekuly (molekulárních systémů) užitím metod kvantové chemie. Cílem je objasnění základních interakcí a provedení minimalizace energie kvantového systému výpočty programy SPARTAN a PEGAS.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

Cramer, C. J. Essentials Of Computational Chemistry: Theories And Models; John Wiley & Sons, 2004.
Leach, A. Molecular Modelling: Principles and Applications, 2nd ed.; Prentice Hall: Harlow England; New York, 2001.
Manuály programů Gaussian (http://www.gaussian.com/) a AMBER (http://ambermd.org/)

Doporučená literatura

Manuály počítačových programů SPARTAN a PEGAS

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-FIN , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.

Osnova

Úvod do disciplíny. Základní metody výpočtu energie molekuly či molekulárního systému. Popis geometrie pomocí kartézských a interních souřadnic.

Molekulová mechanika. Základní typy interakcí a jejich funkční vyjádření.

Přehled metod kvantové chemie.

Minimalizace energie, relaxace, fixace, "driving". Základní kategorie minimalizačních technik, jejich výhody a úskalí. Pojem hyperplocha potenciální energie (PES). Stacionární body na PES.

Program SPARTAN. Základní funkce. Metodika studia konformačního chování.
Výpočty struktury a energie.

Počítačové návrhy chemických syntéz. Program PEGAS.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.

Osnova

Výpočty podpůrných teoretických příkladů, praktické demonstrace a vyzkoušení probíhají po celý semestr.