Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
---|---|---|---|
2501922 Nanociència i Nanotecnologia | OT | 4 | 0 |
És recomanable tenir bons coneixements de Mecànica Quàntica i Física de l'Estat Sòlid. Coneixements bàsics de UNIX i fonaments de programació (FORTRAN, python, o C / C ++) són desitjables.
Assolir una visió global dels mètodes de càlcul en sistemes nanomètrics, i les possibilitats i limitacions de cada tècnica. Entendre els principis fonamentals del càlcul d'estructura electrònica i dels algoritmes de dinàmica molecular. Introduir les bases de la programació, i conèixer l'estructura general dels codis de simulació en llenguatges de programació científica més freqüents. Aplicar aquests mètodes computacionals a l'estudi de sistemes bio-nano-tecnològics. Desenvolupar habilitats bàsiques per al desenvolupament d'un projecte de recerca en equip, i exposició pública de les conclusions de l'estudi.
Introducció a la programació (7 hores)
Fonaments de programació (Fortran / python). Estructura modular dels programes. Utilització de variables, funcions i subrutines. Ús de llibreries. Introducció a algoritmes bàsics. Condicions de contorn. Estructura d'un programa Tight-Binding: Construcció del Hamiltonià, diagonalització i autoconsistencia. Estructura d'un programa senzill de dinàmica molecular: recerca de veïns, càlcul d'energia total i forces, equacions del moviment.
Mètodes d'estructura electrònica en la nano-escala (9 hores)
Introducció a la simulació de nanosistemas.El problema de l'estructura electrònica: l'aproximació Hartree-Fock i les correlacions electrónicas.Fundamentos de la Teoria del Funcional de la Densitat. Les equacions de Kohn-Sham. L'aproximació de l'pseudopotencial. Representacions de les funcions d'ona electrònica. Mètodes semi-empírics: Tight-Binding. Prediccions de propietats de materials.
Simulació atomística de sistemes namétricos en equilibri i fera de l'equilibri (16 hores)
Fonaments del mètode de MonteCarlo i ejemplos.Modelización atomística: mètodes de visualització formats de dades, bases de dades. Modelització atomística: fonaments del mètode de Dinàmica Molecular. Dinàmica Molecular Ab Initio. Dinàmica Molecular amb camps de forces. Exemples d'aplicació a simulació de sistemes nanomètrics. Simulació de col·lectivitats termodinàmiques: termòstats i barostatos. Exemples pràctics d'aplicació a sistemes bio-nano. Ús d'estructures de bases de dades de biologia estructural per a simulacions de dinàmica molecular. Dinàmica molecular fora d'equilibri:forces i camps externs, gradients tèrmics.
Pràctiques de laboratori (20 hores)
Pràctiques guiades en ordinador sobre els diferents aspectes teòrics exposats en les classes magistrals.
La formació es basarà en classes magistrals, problemes d'aula, i pràctiques en laboratori de computació. L'alumne també haurà de resoldre problemes individuals que seran avaluats, i desenvolupar un petit projecte de recerca en grup, que s'exposarà públicament a classe.
Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|
Tipus: Dirigides | |||
Classes Magistrals | 25 | 1 | 1, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 |
Pràctiques d'Aula | 7 | 0,28 | 1, 2, 3, 6, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 |
Pràctiques de laboratori | 20 | 0,8 | 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 |
Tipus: Autònomes | |||
Estudi i resolució de problemes | 33 | 1,32 | 6, 8, 21, 23, 25, 28 |
Practical work | 25 | 1 | 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19, 20, 22, 26, 28, 29 |
Les pràctiques són obligatòries. Avaluació contínua mitjançant presentació de problemes (15%), pràctiques de laboratori i informes de les mateixes (40%). Es plantejaran petits projectes individuals que seran exposats (preferiblement en anglès) com a part de l'avaluació final (45%).
Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|---|
Problemes independents | 15% | 10 | 0,4 | 6, 8, 10, 11, 13, 17, 21, 22, 23, 27, 28 |
Projecte pràctic final | 45% | 20 | 0,8 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 31 |
informe pràctiques de laboratori | 40% | 10 | 0,4 | 2, 3, 4, 7, 8, 10, 14, 16, 17, 21, 22, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 |
"Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods", R. M. Martin, Cambridge Univ. Press. 2004.
"The Art of Molecular Dynamics Simulation", D. C. Rapaport, Cambridge Univ. Press. 1995.
"Computer Simulations of Liquids", M. P. Allen & D. J. Tildesley, Oxford Univ. Press. 1989.