Компьютерное моделирование химических реакций: практический путь

все курсы

Курс находится на модерации. Данные могут быть неактуальны.

3.5

10 недель, от 4 до 6 часов в неделю

Тип обучения

Курс

Зач. единицы

Сертификат

1 800 ₽ для получения

Стоимость курса

бесплатно

нет рассрочки

Что вас ждет на курсе? Много практики: в виде разборов на лекциях и в качестве домашней работы Теория в минимальном объеме: чтобы подходить к практике осмысленно За 10 модулей вы научитесь использовать методы квантовой химии и проводить расчеты свойств химических веществ и моделирование химических реакций, в том числе с использованием суперкомпьютеров. Для начала: познакомитесь с операционной системой Linux; установите популярные квантово-химические программные пакеты ORCA и Molcas, в которых и предстоит проводить расчеты. В первой части научитесь: работать в программе ORCA; использовать методы функционала плотности и основные методы ab initio квантовой химии для моделирования широкого круга молекулярных систем и процессов — от двухатомных молекул до химических реакций; создавать простые скрипты с использованием Bash для обработки результатов расчетов. Во второй части научитесь: работать в программе Molcas; использовать большее количество ab initio методов квантовой химии; создавать более сложные программы (скрипты) для автоматизации и обработки результатов расчетов с использованием Bash и Python. После прохождения курса вы также сможете без труда использовать другие квантово-химические программы, такие как Gaussian, NWChem и прочие.

Вас будут обучать

Эварестов Роберт Александрович

курсов

Доктор физико-математических наук

Должность: профессор, зав. каф. Квантовой химии Института Химии СПбГУ

Николаев Дмитрий Михайлович

курсов

Должность: научный сотрудник Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого

Рязанцев Михаил Николаевич

курсов

Доктор химических наук

Должность: доцент Института Химии СПбГУ

Образовательная организация

Санкт-Петербургский государственный университет

0 отзывов

Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ) — старейший вуз России, основанный в 1724 году. Университет сегодня — научный, образовательный и культурный центр мирового значения, неизменно входящий во все международные рейтинги вузов. В номинации взаимодействие с работодателями QS Graduate Employability 2018 СПбГУ занимает 20 место среди 400 ведущих вузов мира и является лучшим в России. В настоящее время СПбГУ реализует 418 образовательных программ, включающих самые современные направления подготовки и специальности. Сертификат об успешном окончании представленных онлайн-курсов дает 5 дополнительных баллов при поступлении на программы магистратуры и аспирантуры СПбГУ.
Санкт-Петербургский университет делает все возможное, чтобы не допустить распространения вируса: организовано дистанционное обучение, в ситуации крайней необходимости изменен порядок документооборота, студенты-волонтеры оказывают помощь универсантам, тысячи студентов других вузов зачислены на онлайн-курсы СПбГУ.

St Petersburg University is the oldest university in Russia, founded in 1724. The University today is a world-class research, educational and cultural centre which is always included in all international rankings of world universities. St Petersburg University was ranked 20th in QS Graduate Employability Ranking 2018 among 400 leading universities in the world and is the best in Russia. At present, St Petersburg University offers 418 academic programmes, including the most advanced areas and fields of study. The certificate of successful completion of offered online courses gives five additional points when applying for master’s and doctoral programmes at St Petersburg University.

Открытое образование

3.7

31 отзыв

Новый элемент системы российского образования — открытые онлайн-курсы — cможет перезачесть любой университет. Мы делаем это реальной практикой, расширяя границы образования для каждого студента. Полный набор курсов от ведущих университетов. Мы ведём системную работу по созданию курсов для базовой части всех направлений подготовки, обеспечивая удобное и выгодное для любого университета встраивание курса в свои образовательные программы
«Открытое образование» – это образовательная платформа, предлагающая массовые онлайн-курсы ведущих российских вузов, которые объединили свои усилия, чтобы предоставить возможность каждому получить качественное высшее образование.

Любой пользователь может совершенно бесплатно и в любое время проходить курсы от ведущих университетов России, а студенты российских вузов смогут засчитать результаты обучения в своем университете.

Программа курса

Модуль 1а. Введение. Волновая функция водородоподобных атомов. Общие принципы описания многоэлектронных систем. Понятие орбитали.

Модуль 1б. Практика. Основы работы в операционной системе Linux. Установка и основные принципы использования квантово-химических программ Molcas и ORCA.

Модуль 2. Молекулярная система координат. Понятие молекулярной орбитали и метод МО-ЛКАО. Атомные базисные наборы.

Модуль 3а. Построение многоэлектронной волновой функции из одноэлектронных волновых функций (орбиталей). Основные подходы к решению уравнения Шредингера. Метод самосогласованного поля. Ограниченный и неограниченный методы Хартри — Фока.

Модуль 3б. Практика. Расчет электронной энергии молекулы водорода. Расчет электронной энергии триплетного состояния для молекул водорода и кислорода. Расчет энергии диссоциации молекулы водорода. Использование графических программ для визуализации результатов квантово-химических расчетов.

Модуль 4а. Пост-Хартри-Фоковские методы. Метод теории возмущений (MP2) и метод связанных кластеров (CCSD(T)).

Модуль 4б. Практика. Расчет энергии диссоциации молекулы фтороводорода пост-Хартри-Фоковскими ab initio методами (MP2, CCSD(T)).

*Модуль 5а. Методы наложения конфигураций (конфигурационного взаимодействия) — CIS, CISD, CISDT, CISDTQ. Метод полного конфигурационного взаимодействия: Full Configuration Interaction (FCI). Многоконфигурационный метод самосогласованного поля. Multiconfigurational Self Consistent Field (MCSCF). Методы CASSCF и CASPT2.

*Модуль 5б. Практика. Расчет энергии диссоциации молекулы фтороводорода пост-Хартри-Фоковскими ab initio методами (CISDT, CISDTQ, MCSCF, CASSCF, CASPT2).

Модуль 6а. Понятие электронной плотности. Основы методов функционала плотности (DFT). Электрон-электронное взаимодействие. Виды электронной корреляции.

Модуль 6б. Практика. Расчет энергии диссоциации двухатомных молекул с использованием различных функционалов плотности.

Модуль 7а. Приближение Борна — Оппенгеймера. Понятие поверхности потенциальной энергии.

Модуль 7б. Практика. Расчет поверхность потенциальной энергии для молекулы фтороводорода различными ab initio и DFT методами.

Модуль 8а. Виды стационарных точек на поверхности потенциальной энергии. Принципы расчета градиентов и матриц Гессе. Основные подходы к оптимизации геометрии молекул.

Модуль 8б. Практика. Расчет градиентов и матриц Гессе и оптимизация различных молекулярных систем с использованием программ ORCA и Molcas.

Модуль 9.1а. Движение ядер вблизи точки равновесия. Колебательные спектры.

Модуль 9.1б. Практика. Расчет энергии перехода между колебательными уровнями для двухатомных и многоатомных молекул.

Модуль 9.2а. Макроскопические свойства ансамблей молекул. Энергия Гиббса, энтальпия, энтропия.

Модуль 9.2.б. Практика. Расчет энтальпии, энтропии и энергии Гиббса.

Модуль 9.3.а. Методы учета растворителя в квантово-химических расчетах.

Модуль 9.3.б. Расчет разницы энергий Гиббса и относительной стабильности различных изомеров в газовой фазе и растворителе.

Модуль 10а. Основные принципы моделирования химических реакций. Подходы к оптимизации переходных состояний. Путь реакции и реакционная координата.

Модуль 10б. Практика. Расчет сканов поверхности потенциальной энергии. Оптимизация переходных состояний. Расчет координаты для набора реакций в газовой фазе и растворителе.

*Модули, отмеченные звездочкой, — для углубленного изучения темы.