Estrutura Eletrónica

Conhecimentos de Base Recomendados

Mecânica Quântica, Física Atómica e Molecular, Física da Matéria Condensada, Física Computacional.

Métodos de Ensino

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

Resultados de Aprendizagem

Ao concluir a unidade curricular o estudante deverá:
i) conhecer os principais métodos de cálculo da estrutura electrónica
ii) saber escolher um método de cálculo da estrutura electrónica, identificando e justificando as virtudes e os defeitos da aplicação desse método ao problema particular que estiver a estudar
iii) ser capaz de delinear uma estratégia de simulação que permita calcular uma dada propriedade electrónica do sistema em estudo
iv) conhecer e saber utilizar programas de computador de cálculo da estrutura electrónica de átomos, moléculas, agregados e sólidos
v) saber interpretar os resultados obtidos nos programas de computador mencionados em iv)

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

Breve revisão de: método de Hartree-Fock, estrutura electrónica de átomos, sólidos periódicos, bandas electrónicas.

Pseudopotenciais. Pseudopotenciais que conservam a norma. Correcções de caroço. Transferibilidade e suavidade. Pseudopotenciais ultra-suaves. Ondas aumentadas (PAW).

Determinação da estrutura electrónica. Métodos de espaço real. Ondas planas. Orbitais localizadas: métodos da ligação forte e de expansão em gaussianas. Funções de Green, ondas planas aumentadas, Korringa–Kohn–Rostoker e orbitais "forminha de queque". Métodos lineares. Campos de forças clássicos e métodos híbridos QM-MM.

Funções resposta. Funções resposta da densidade e fonões. Funções resposta dieléctricas e propriedades ópticas. Interacção electrão-fonão. Funções resposta de spin e magnões.

Aplicações: estrutura de bandas de cristais, defeitos, superfícies e interfaces, polímeros, agregados metálicos, agregados de carbono e nanotubos, moléculas biológicas.

Docente(s) responsável(eis)

Fernando Manuel Silva Nogueira

Métodos de Avaliação

Avaliação
Trabalho de síntese: 20.0%
Projecto: 40.0%
Resolução de problemas: 40.0%

Bibliografia

Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods
Richard M. Martin
Cambridge University Press (2004)

Atomic and Electronic Structure of Solids
Efthimios Kaxiras
Cambridge University Press (2003)

Electronic Structure Calculations for Solids and Molecules: Theory and Computational Methods
Jorge Kohanoff
Cambridge University Press (2006)

Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory
Attila Szabo and Neil S. Ostlund
Dover Publications (1996)

Band Theory and Electronic Properties of Solids
John Singleton
Oxford University Press (2001)

Structure and Dynamics: An atomic view of materials
Martin T. Dove
Oxford University Press (2003)

Bonding and Structure of Molecules and Solids
David G. Pettifog
Oxford University Press (1995)

Electronic Structure of Materials
Adrian P. Sutton
Oxford University Press (1993)

Electronic Structure and the Properties of Solids: The Physics of the Chemical Bond
Walter A. Harrison
Dover Publications (1989)