2019年度工学院大学大学院・化学応用学専攻
☆マルチスケール計算化学工学特論(Multi-Scale Computational Chemistry)[5403]
2単位 高羽 洋充 教授 [ 教員業績 JP EN ]
- <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 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。
定期試験は実施しない。
Subjects in the course: 01. Introduction of computational chemistry (1) Study of the background and application example of computational chemistry 02. Dynamics of atoms and molecules 1 (1) Study of an interatomic interaction 03. Dynamics of atoms and molecules 2 (1) Study of temperature controlling method 04. Dynamics of atoms and molecules 3 (1) Study of the algorithm of atomic replacement 05. Dynamics of atoms and molecules 4 (1) Study of analysis of simulated energies 06. Dynamics of atom and molecules 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) The practice of molecular dynamics program 09. Modeling of chemical reaction 1 (1) study of the atomic basis 10. Modeling of chemical reaction 2 (1) Study of the basis of a 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
No examination.
- <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。
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