Számításos kémia

 Számítási módszerek különböző méret- és időskálákra, alkalmazhatóságuk.

◦ Milyen tulajdonságokat tudunk meghatározni, és hogyan? (Pl. molekulaszerkezet,

reakcióenergiák, stb.)

◦ Kvantumkémia

◦ Erőtér alapú módszerek

• A kvantummechanika axiómái (42. o. + 79.o . + 94. o.)

◦ Hullámfüggvény fogalma, jelentése

◦ Operátorok

◦ Várható érték

◦ Variációs elv

◦ Molekulák Hamilton-operátora

◦ Schrödinger-egyenlet

◦ Pauli-elv

• Born-Oppenheimer közelítés (80. o. + 57. o. )

◦ Elektron- és magmozgás szétválasztása

◦ Potentiális energia hiperfelület és az ebből következő kémiai fogalmak

▪ Molekula

▪ Geometria optimalizálás

▪ Átmeneti szerkezet (állapot), elsőrendű nyeregpont

▪ Reakcióút

◦ Magmozgás leírása, harmonikus közelítés

▪ Infravörös spektrum

◦ Termokémiai tulajdonságok számítása

▪ Reakcióenergia, entalpia, szabadentalpia

▪ Aktiválási szabadentalpia

• Egyelektron közelítés (88. o. + 104. o.)

◦ Slater-determináns

◦ Hartree-Fock módszer

▪ Pályák, pályaenergiák

▪ Pályaenergiák és az ionizációs energia kapcsolata (Koopmans-tétel)

▪ Bázisok

• Az elektronkorreláció számítása (161. o.)

◦ Korrelációs energia fogalma, fontossága

◦ CI sorfejtés, Full-CI módszer

◦ Statikus, nem-dinamikus és dinamikus elektronkorreláció

◦ Méret konzisztencia

◦ Az elektronkorreláció számítási módszerei:

▪ CI, MP és CC módszerek

• Ismertetésük

• Alkalmazhatóságuk

• Összehasonlításuk

◦ Elméleti kémiai modellek, teljes bázis extrapoláció

• Az elektronsűrűség elmélete (202. o., 205.o)

◦ Az elektronsűrűség fogalma, mérhetősége.

◦ A molekulák alakja

◦ Az elektronsűrűségből kapható információk.

◦ Bader-elmélet (atoms in molecules)

▪ Az elektronsűrűség topológiája és a kémiai fogalmak közötti kapcsolat

• Kritikus pontok

• Kötésutak

• Atomok, atomi medencék

• Sűrűségfunkcionál elmélet (211. o.)

◦ Hohenbeg-Kohn tétel ismertetése.

◦ Kohn-Sham egyenletek

◦ A sűrűségfunkcionál elmélet ismertetése, felhasználása.

• Nagy rendszerek számítása

◦ ONIOM módszer

◦ Félempirikus módszerek

◦ Erőtér alapú módszerek

• Erőtér alapú módszerek

◦ Erőtér (force-field) fogalma, felépítése

▪ Kötés nyújtási, hajlítási tagok. Töltések figyelembe vétele. Van der Waals kölcsönhatás

▪ Fehérjék számítása

◦ Reaktív erőterek (ReaxFF)

▪ Kötésrendek

▪ Töltés-számítás

• Molekuladinamika

◦ Fogalma, típusai, felhasználása. Milyen információkat nyerhetünk belőle?

◦ Mikrokanonikus molekuladinamika.

◦ Hőmérséklet és nyomás figyelembe vétele.

◦ Metadinamika

• Szolvatáció számítása

◦ Explicit szolvatáció

◦ Folytonos szolvatáció

◦ Összetett modell

• Gerjesztett állapotok számítása

◦ CI (CIS)

◦ TD-DFT

• Dokkolás

• Monte-Carlo módszerek, Kinetikus Monte-Carlo

• Disszipatív részecske dinamika

• Folytonos rendszerek számítása

• Multi-scale szimulációk