☆マルチスケール計算化学工学特論（Multi-Scale Computational Chemistry）[5403]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

分子の運動や化学反応をシミュレーションするための計算化学の基礎を習得することを目標とする。シミュレーションの基礎理論と応用例を学び、シミュレーションを利用した研究を行うための知識を身に付けてもらう。

The course provides the knowledge about fundamental and application of computational chemistry, which is able to model a chemical reaction and molecular motion from atomistic level, that would be applicable to a theoretical research on various chemistry phenomena.

＜授業計画及び準備学習＞

01. 計算化学工学の概略
　　学習内容： 計算化学の概要と応用例を学ぶ。
　　学習準備： 特になし。
02. 原子分子のダイナミクス1
　　学習内容：原子間に働く相互作用について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
03. 原子分子のダイナミクス2
　　学習内容： 原子分子の温度の計算方法について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
04. 原子分子のダイナミクス3
　　学習内容：原子分子の動きのシミュレーション方法について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
05. 原子分子のダイナミクス4
　　学習内容：原子分子の様々なエネルギーを計算する方法について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
06. 原子分子のダイナミクス5
　　学習内容：原子分子の圧力の計算方法について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
07. 分子動力学法1
　　学習内容： 分子動力学法のアルゴリズムとプログラミングについて学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
08. 分子動力学法2
　　学習内容：分子動力学法プログラムを用いた実習を行う。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
09. 化学反応のシミュレーション1
　　学習内容：原子軌道関数の基礎について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
10.　化学反応のシミュレーション2
　　学習内容： 分子軌道法の基礎について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
11. 化学反応のシミュレーション3
　　学習内容：いろいろな分子の分子軌道エネルギー準位について学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
12. 化学反応のシミュレーション4
　　学習内容：量子化学計算プログラムの実習を行う。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
13. マテリアルインフォティックス
　　学習内容： マテリアルインフォティックスによる材料設計方法を学ぶ。
　　学習準備： 前回の授業までの復習を行ってくること。
14. 授業の振り返り
　　学習内容：　マルチスケールシミュレーションの応用例について学ぶ。
　　学習準備：　前回の授業までの復習を行ってくること。

Subjects in the course:
01. Introduction of computational chemistry
　　(1) Study of the background and application example of computational chemistry
02. Dynamics of atom and molecule 1
　　(1) Study of an interatomic interaction
03. Dynamics of atom and molecule 2
　　(1) Study of temperature controlling method
04. Dynamics of atom and molecule 3
　　(1) Study of algorithm of atomic replacement
05. Dynamics of atom and molecule 4
　　(1) Study of analysis of simulated energies
06. Dynamics of atom and molecule 5
　　(1) Study of pressure controlling method
07. Molecular dynamics 1
　　(1) Study of algorithm and programming of a molecular dynamics
08. Molecular dynamics 2
　　(1) Practice of molecular dynamics program
09. Modeling of chemical reaction 1
　　(1) study of atomic basis
10. Modeling of chemical reaction 2
　　(1) Study of a basis of molecular orbital method
11. Modeling of chemical reaction 3
　　(1) Study of molecular orbital and orbital energies
12. Modeling of chemical reaction 4
　　(1) Practice of quantum chemical calcualtion program
13. Materials informatics
　　(1) Study of materials informatics as a tool of materials design
14. Reviewing of the course

＜成績評価方法及び水準＞

出席点50％・課題点50％で成績評価し、点数が60点以上の者に単位を認定する。
Evaluation: Students must submit a report at the end of classes. The score is determined by the attendance 50% and the report evaluation 50%.

＜教科書＞

プリントを配布するので、教科書の購入は不要である。配布されたプリントを毎回持参すること。
None. Printing documents are distributed.

＜参考書＞

「アトキンス物理化学（上・下）」（東京化学同人）、「計算機化学入門」櫻井・猪飼編（丸善株式会社）、「計算化学入門」大澤映二編（講談社サイエンティフィク）

＜オフィスアワー＞

金曜日１７時３０分〜１８時３０分　場所：１２号館２１０号室
質問及び相談は電子メールでも随時受け付ける。　高羽： takaba@cc.kogakuin.ac.jp

＜学生へのメッセージ＞

計算化学は第三の実験方法と呼ばれ、科学研究に欠かせない実験ツールとして注目されています。複雑な原子分子の運動や電子状態をコンピューター上にシミュレーションすることで、現象の深い考察ができ、研究に必ず役に立ちます。本講義では、その基礎から実際の応用までを平易に解説し、また課題を解くことで実際の研究に応用する力を養います。