Dinâmica Molecular

Conhecimentos de Base Recomendados

Mecânica Clássica, Termodinâmica, Mecânica Quântica.

Métodos de Ensino

Aulas teóricas expositivas complementadas com trabalhos práticos e problemas teóricos que serão feitos em casa e discutidos nas aulas de orientação tutorial.

Resultados de Aprendizagem

No final desta unidade curricular, o estudante deve ser capaz de:

i) avaliar todos os factores que afectem a precisão de uma simulação de DM;

ii) compreender os algoritmos usados numa simulação de DM e saber o respectivo custo computacional;

iii) avaliar a qualidade da amostragem e dos métodos utilizados para a melhorar;

iv) preparar simulações de DM clássica ou ab-initio;

v) preparar determinações de energia livre;

vi) analisar propriedades estruturais e dinâmicas.

Serão ainda desenvolvidas as seguintes competências:

- Competência em análise e síntese;

- Competência para resolver problemas;

- Competência em raciocínio crítico;

- Competência em aprendizagem autónoma;

- Competência em investigar.

Estágio(s)

Não

Programa

Revisões de mecânica estatística: ensembles, flutuações, funções de correlação e coeficientes de transporte.

Potenciais par e inter-moleculares empíricos e semi-empíricos.

Dinâmica molecular clássica: equações do movimento, inicialização da simulação, algoritmos para integração das equações do movimento, formulação de Liouville.

Simulações a temperatura ou pressão constante: termostatos de Andersen e Nosé-Hoover e baróstatos.

Determinações de energia livre: integração termodinâmica, potencial químico, ensemble de Gibbs, energias livres de sólidos, sistemas fora do equilíbrio.

Aspetos técnicos: interações de longo alcance, eventos raros, supercomputadores.

Dinâmica molecular ab-initio: Born-Oppenheimer, Ehrenfest, Car-Parrinello, QM/MM.

Aplicações.

Docente(s) responsável(eis)

Fernando Manuel Silva Nogueira

Métodos de Avaliação

Avaliação
Trabalho de síntese: 20.0%
Projecto: 30.0%
Resolução de problemas: 50.0%

Bibliografia

Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications
Daan Frenkel and Berend Smit
Academic Press (2002)

Computer Simulation of Liquids
M. P. Allen and D. J. Tildesley
Oxford University Press (1987)

Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods
Dominik Marx and Jürg Hutter
Cambridge University Press (2009)

The Art of Molecular Dynamics Simulation
D. C. Rapaport
Cambridge University Press (2004)

A molecular dynamics primer
Furio Ercolessi
http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/md/md/

Molecular dynamics without effective potentials via the Car-Parrinello approach
Dahlia K. Remler , Paul A. Madden
Molecular Physics 70 (1990) 921-966

Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients
M. C. Payne, M. P. Teter, D. C. Allan, T. A. Arias, and J. D. Joannopoulos
Rev. Mod. Phys. 64 (1992) 1045-1097