DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Estrutura Electrónica e Modelação Computacional - F

Ano letivo: 2015-2016
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
2003342116pt,en *)

*) N.B.  se houver estudantes que não falem português a língua é o inglês.

Objectivos formativos
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.
Programa genérico mínimo
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.
Pré-requisitos
Conhecimentos de base de Mecânica Quântica e Física Atómica
Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Competência para resolver problemas;
. Competência em raciocínio crítico;
. Competência em aprendizagem autónoma;
. Competência em aplicar na prática os conhecimentos teóricos;
. Competência em organização e planificação;
. Competência em comunicação oral e escrita;
. Competência em gestão da informação;
. Competência para comunicar com pessoas que não são especialistas na área;
. Criatividade;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teóricas30
aulas práticas laboratoriais30
total horas lectivas60

Método de avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo50 %
Resolução de problemas50 %

Bibliografia de referência
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
Método 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.
Recursos específicos utilizados
Laboratório de Computação Avançada