2020年度 マテリアルズシミュレーション   Materials simulation

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開講元
物質・情報卓越教育課程
担当教員名
大場 史康  松下 雄一郎  安尾 信明  川内 進 
授業形態
講義    (Zoom)
曜日・時限(講義室)
金1-4(Zoom)  
クラス
-
科目コード
TCM.A402
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

物質の構造と機能を理解するための手法として、コンピュータシミュレーションが不可欠になっている。本講義では、量子力学の基本原理に基づいた第一原理計算により、分子や固体の原子・電子レベルでの構造と基礎特性を理解するための理論及びシミュレーション手法について講述するとともに演習を行う。本講義のねらいは、第一原理計算の修得を通じて、現代の材料開発に要求される原子・電子レベルで物質・材料を理解・設計する能力を涵養することである。

到達目標

本講義を履修することによって次の知識および能力を修得する。 1) 第一原理計算の基礎を理解している。 2) 原子・電子レベルの視点で物質・材料の性質を考察できる。

キーワード

第一原理計算、分子軌道、バンド構造

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

各回の講義の冒頭で、前回の講義の要点を復習する。その後、新しい内容について講述するとともに、演習を行う。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 分子系1(量子化学計算入門)、TSUBAMEの設定 量子化学計算を説明できる。TSUBAMEで量子化学計算が行える。
第2回 分子系1(構造最適化と振動解析) 構造最適化と振動解析が行える。
第3回 分子系2(遷移状態探索) 遷移状態探索を行い、固有反応座標の計算ができる。
第4回 分子系2(遷移状態探索) 遷移状態探索を行い、固有反応座標の計算ができる。
第5回 分子系3(課題演習) 量子化学計算を課題に適用する。
第6回 分子系3(課題演習) 量子化学計算を課題に適用する。
第7回 周期系1 (固体における構造計算(構造決定、構造最適化)) 構造最適化計算を行い、構造決定ができる。
第8回 周期系1 (固体における構造計算(構造決定、構造最適化)) 構造最適化計算を行い、構造決定ができる。
第9回 周期系2 (固体における電子状態計算(バンド構造)) 電子状態計算を行い、電子バンド構造の決定ができる。
第10回 周期系2 (固体における電子状態計算(バンド構造)) 電子状態計算を行い、電子バンド構造の決定ができる。
第11回 第一原理MDと発展的話題 (第一原理MD計算と最先端材料計算) 第一原理MD計算を行い、材料計算の最先端話題を理解する。
第12回 周期系 & MD計算 (課題演習) 周期系計算 & MD計算を課題に適用する。
第13回 マテリアルズシミュレーションの最前線(講義) マテリアルズシミュレーションの最先端話題が理解できる
第14回 マテリアルズシミュレーションQ&A マテリアルズシミュレーション Q&A

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

なし

参考書、講義資料等

なし

成績評価の基準及び方法

演習課題レポートに基づく評価

関連する科目

  • TCM.A404 : マテリアルズインフォマティクス (R)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けないが、周期系の講義・演習(第7-13回の一部)では、固体物理の基礎知識(ブリルアン域など)を持っていることを前提とする。

その他

本授業科目は、TAC-MI登録学生対象科目です。今年度はTAC-MI登録学生限定とします。

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