Complementi di chimica teorica

Registro delle lezioni

Anno accademico 2021/2022
Docente Chiara Cappelli

Lecture

  • 05 Nov 2021 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Introduzione al corso. Cosa è un sistema complesso e quali sono le problematiche concettuali nel trattamento computazionale.

  • 12 Nov 2021 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Definizione di un sistema molecolare in termini di coordinate cartesian, Z- matrix. Formati per l'input delle coordinate.Problematiche nella definizione del sistema materiale nel caso di sistemi complessi. Rappresentatività e sampling.

  • 19 Nov 2021 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Cenni all’approssimazione di Born Oppenheimer e definizione della PES. Ottimizzazione di geometria sulla PES. Algoritmi basati su energia, gradiente ed hessiana.

  • 03 Dic 2021 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Generalità degli algoritmi di minimizzazione basati su energia, gradiente ed Hessiana. Metodo del simplesso, steepest descent, conjugate gradient, Newton-Raphson.

  • 10 Dic 2021 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Ottimizzazione di stati di transizione.

  • 17 Dic 2021 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Intrinsic reaction coordinate (IRC). Ottimizzazione vincolata e ricerca di minimi globali.

  • 14 Gen 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Metodo Hartree-Fock. Principio di antisimmetria e principio di Pauli. Operatori di spin e regola di anticommutazione, spinorbitali, caso polielettronico. Classificazione degli stati elettronici. Permutazioni e determinanti di Slater. Calcolo degli elementi di matrice: energia di un singolo determinante e regole di Slater. Integrale di Coulomb e di scambio. Esercizi: invarianza del determinante per trasformazioni lineari, atomo di litio, operatori di spin e determinanti. Coadiuvata dal Dr. Piero Lafiosca.

  • 21 Gen 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Distribuzioni elettroniche. Funzione densità a un corpo e a due corpi, esempio sull'atomo di He. Funzione densità di spin ed eccesso di spin. Matrici densità a uno e due corpi, caso spinless. Valore di aspettazione di operatori in termini della matrice densità. Caso del singolo determinate: espressione della matrice densità a uno e due corpi, e caso spinless. Matrice densità di transizione, orbitali naturali. Coadiuvata dal Dr. Piero Lafiosca.

  • 28 Gen 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - Mista

    Principio variazionale, definizione dell'operatore di Fock e equazioni canoniche di Hartree-Fock. Proprietà delle equazioni HF, similitudini con modello a particelle indipendenti e energie orbitaliche. Teorema di Koopmans per il caso dell'acqua, teorema di Brillouin. Approccio LCAO: introduzione set di base, espressione della matrice densità e dell'energia. Equazioni di Hartree-Fock-Roothaan e definizione del Fock come derivata dell'energia. Espressione equivalente delle equazioni di Hartree-Fock in termini della matrice densità. Coadiuvata dal Dr. Piero Lafiosca.

  • 04 Feb 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - Mista

    Equazioni Restricted Hartree-Fock. Set di base: tipologie e caratteristiche generali. Basis set in termini di Slater e di Gaussiane. Schema di implementazione del metodo HF: scelta del guess; direct SCF; DIIS e check della convergenza. Coadiuvata dal Dr. Piero Lafiosca.

  • 23 Feb 2022 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Teorema di Hellmann-Feynman per funzioni d'onda esatte per il determinante HF. Proprietà come derivate dell'energia. Cenni di teoria perturbativa indipendente dal tempo e regola del 2n+1. Derivazione delle equazioni Coupled-Perturbed Hartree-Fock e calcolo della polarizzabilità statica. Coadiuvata dal Dr. Piero Lafiosca.

  • 25 Feb 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Derivata prima e seconda rispetto alle coordinate nucleari. Perturbazioni dinamiche. Risultati della teoria perturbativa dipendente dal tempo e introduzione fenomenologica del tempo di vita. Principio di Frenkel per il determinante HF e derivazione delle equazioni TDHF. Espressione della matrice densità dipendente dal tempo. Energie di eccitazione come autovalori. Coadiuvata dal Dr. Piero Lafiosca.

  • 18 Mar 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - Mista

    Ricapitolazione degli argomenti trattati finora. Dinamica molecolare: introduzione al concetto di media di ensemble, gradi di liberta del sistema: potenziali ab-initio, classici e coarse grained. Solvatazione ed effetti di bordo: vuoto, modello a droplet e periodic boundary conditions. Integratori del moto: metodo Eulero, Verlet e leapfrog. Ensemble termodinamici: microcanonico, canonico e isotermico-isobarico. Condizioni termodinamiche istantanee: introduzione a termostati e barostati. Ipotesi ergodica (da concludere). Coadiuvata dal Dr. Emanuele Grifoni.

  • 23 Mar 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - Mista

    Ipotesi ergodica. Metodi Metropolis Monte Carlo. Eventi rari e stati attivati. Replica exchange molecular dynamics. Umbrella sampling e cenni di metadinamica. Cenni a free energy perturbation e trasformazioni alchemiche. Coadiuvata dal Dr. Emanuele Grifoni.

  • 22 Apr 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - Mista

    Breve introduzione alla meccanica molecolare classica, introduzione ai campi di forze reattivi ed alla funzione potenziale di ReaxFF, concetto di Bond Order e analisi di alcuni termini del potenziale ReaxFF. Presentazione di alcuni esempi pratici (strain, formazione di difetti in nanostrutture tramite il bombardamento elettronico). Coadiuvata dal Dott. Luca Nicoli.

  • 06 Maggio 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Il problema dello studio conformazione in ambiente complesso. MD, scelta delle scale di tempi. Analisi della MD.

  • 13 Maggio 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - Mista

    Modelli di solvatazione. Esplicito vs continuo. Approcci continui a cavità. Modello di Born. Modello di Onsager.

  • 18 Maggio 2022 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Il modello PCM.

  • 20 Maggio 2022 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    L'accoppiamento QM/classico. Il caso PCM.

  • 25 Maggio 2022 (2h 30m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Proprietà molecolari. Problemi nella definizione per sistemi complessi. Approccio QM/classico alle proprietà. Cenni sulle derivate analitiche/funzioni risposta molecolari al livello SCF.

  • 27 Maggio 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Specificità della solvatazione continua per il trattamento di proprietà spettrali: effetti di campo locale e non-equilibrio.

  • 03 Giu 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    Metodi QM/MM. Introduzione. Approcci sottrattivi e additivi, generalità. Embedding meccanico, elettrostatico e polarizzabile: peculiarità e tratti distintivi dal punto di vista del modeling chimico-fisico. Modelli polverizzabili. generalità. Metodo FQ. Analogie e differenze con altri modelli (esempio MMPOL). Metodo FQFmu. Trattamento del coupling QM/MM: Hamiltoniana ed energia di interazione. Cenni alla parametrizzazione.

  • 10 Giu 2022 (2h 00m)

    Chiara Cappelli - Corso (attività didattica) - In presenza

    QM/MM polarizzabile per la spettroscopia. Estensione alle proprietà elettroniche, vibrazioni e Chiro-ottiche. Esempi tratti da applicazioni recenti.