Estrutura Eletrónica e Modelação Computacional

Ano
1
Ano lectivo
2022-2023
Código
02003342
Área Científica
Física
Língua de Ensino
Português
Outras Línguas de Ensino
Inglês
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Opcional
Nível
2º Ciclo - Mestrado

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos de base de Mecânica Quântica e Física Atómica.

Métodos de Ensino

Nas aulas teóricas será exposta a matéria, ilustrando sempre que possível as matérias do programa com exemplos práticos. Algumas das demonstrações matemáticas não serão feitas na aula mas serão deixadas para estudo autónomo em casa, pelos alunos, seguindo a bibliografia recomendada. Estes pequenos "problemas teóricos" são contabilizados na avaliação, tal como os problemas computacionais.

As aulas práticas serão totalmente dedicadas à resolução de problemas específicos utilizando modernas ferramentas computacionais para o cálculo da estrutura electrónica de átomos, moléculas e sólidos.

Resultados de Aprendizagem

Objetivos:
Importância central:

Conhecimentos aprofundados de física (estrutura electrónica de átomos, moléculas e sólidos e familiaridade com as principais técnicas de cálculo ab-initio)
Compreensão teórica dos fenómenos físicos (incluindo a descrição quântica das propriedades da matéria)
Resolução de problemas específicos da área em questão, utilizando ferramentas computacionais

Importância secundária:

Capacidade para procurar, de forma guiada,  bibliografia relevante.
Estar familiarizado com o "estado da arte" da teoria e métodos computacionais para o cálculo da estrutura electrónica

Competências:
Competência de análise, síntese e raciocínio crítico na resolução de problemas específicos. Capacidade de organização e planeamento das melhores estratégicas aplicando ferramentas teóricas e computacionais de forma criativa; capacidade crítica de análise dos resultados.

Estágio(s)

Não

Programa

Método das Orbitais Moleculares de Huckel.
LCAO.
Princípio da energia mínima, métodos variacionais.
Interpretação das orbitais moleculares.
Método de Hartree-Fock.
Troca.
Equações de Roothan.
A molécula de H2.
Teoria dos funcionais da densidade.
Teorema de Hohenberg-Kohn.
Equações de Kohn-Sham.
Funcionais de troca e correlação.
Solução das equações de Kohn-Sham.
Estrutura electrónica de átomos; pseudopotenciais.
Determinação da estrutura electrónica.
Sólidos cristalinos, cálculos em espaço recíproco: método das ondas planas.
Cálculos em espaço real: métodos de grelha.
Método da ligação forte.
Solução das equações de Kohn-Sham em bases de funções localizadas.
APW, MTO e KKR.
LAPW, LMTO.

Docente(s) responsável(eis)

Pedro Miguel Castro Borlido

Métodos de Avaliação

Avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo: 50.0%
Resolução de problemas: 50.0%

Bibliografia

Modern Quantum Chemistry, Introduction to advanced electronic structure theory, A. Szabo & N .S. Ostlund, 1996, Dover ISBN: 0486691861

Electronic Structure, Basic Theory and Practical Methods, R.M. Martin, Cambridge University Press, 2004 ISBN: 0521534402

C. Fiolhais et al. (eds.), A Primer in Density Functional Theory, Springer, 2003 ISBN: 978-3-540-37072-7.