Predavanja pružaju teorijsku pozadinu i detaljne upute za računalnu implementaciju obrađenih metoda. Kolegij je podijeljen u tri glavna dijela: prvi je fokusiran na atomističke simulacije i dinamiku iona; drugi proučava elektronsku strukturu i interakcije elektrona i iona unutar teorije funkcionala gustoće; a treći obrađuje opis složenih sustava više tijela pomoću kvantnog Monte Carla.
Dio 1: Atomističke simulacije i dinamika iona
Sati 1-3: Uvod u računalnu fiziku kondenzirane tvari. Uvod i postavljanje atomističkih simulacija. Modeliranje 3D materijala, površina, 2D materijala, 1D nanožica i neperiodičnih sustava (klasteri i molekule).
Sati 4-6: Empirijski međuatomski potencijali. Funkcionalni oblici, parametrizacija i moderni visoko fleksibilni potencijali temeljeni na podacima. Energetski pejzaži i strukturna optimizacija.
Sati 7-9: Dinamika iona i osnove molekulske dinamike (MD). Istraživanje faznog prostora, statistički ansambli (NVE/NVT/NPT), numerički integratori i termostati.
Sati 10-12: Vibracijska svojstva. Fononi, dinamika rešetke, slobodna energija te računanje mehaničkih i termalnih svojstava osnovnog stanja.
Sati 13-14: Povezivanje skala i napredno uzorkovanje osnovnog stanja. Krupnozrnato (coarse-graining) modeliranje. Integracija međuatomskih potencijala u opsežne višeskalarne tokove rada i dugovremensku dinamiku iona.
Dio 2: Metode elektronske strukture - Teorija funkcionala gustoće
Sati 15-17: Osnove teorije funkcionala gustoće (DFT). Problem više tijela, Born-Oppenheimerova aproksimacija, Hohenberg-Kohnovi teoremi i Kohn-Shamove jednadžbe. Funkcionali izmjene i korelacije.
Sati 18-20: Praktični aspekti DFT-a i proračuna elektronske strukture. Bazni skupovi, pseudopotencijali, uzorkovanje Brillouinove zone i konvergencija samosuglasnog računa. Proračuni vrpčaste strukture i gustoće stanja (DOS). Magnetska svojstva.
Sati 21-23: Fononi i teorija smetnje funkcionala gustoće (DFPT). Kratkodosežni i dugodosežni dijelovi dinamičke matrice.
Sati 24-26: Napredni DFT. Elektron-fonon vezanje. Elektronska i rešetkasta transportna svojstva.
Sati 27-28: Napredna elektronska i optička svojstva. Dielektrična funkcija unutar aproksimacije slučajnih faza (RPA) i računalne metode u tehnikama teorije smetnje više tijela.
Dio 3: Kvantni Monte Carlo i egzaktna dijagonalizacija
Sati 29-31: Uvod u metode Monte Carlo. Teorija vjerojatnosti, Markovljevi lanci i Metropolis-Hastings algoritam.
Sati 32-34: Varijacijski Monte Carlo I.
Sati 35-37: Varijacijski Monte Carlo II.
Sati 38-40: Difuzijski Monte Carlo i problem predznaka fermiona.
Sati 41-42: Egzaktna dijagonalizacija.
Završni dio: Prezentacije projekata
Sati 43-45: Završne prezentacije projekata. Rasprava o računalnim implementacijama specifičnim problemima.
|
Pristupačnost
