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。
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。
第一原理計算、分子軌道、バンド構造
✔ 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) |
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 | |
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第1回 | イントロダクション(分子系・周期系)、TSUBAMEの設定 | 分子系・周期系に対する概要説明とTSUBAMEの設定 |
第2回 | イントロダクション(分子系・周期系)、TSUBAMEの設定 | 分子系・周期系に対する概要説明とTSUBAMEの設定 |
第3回 | 分子系1(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) | 分子系1(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) |
第4回 | 分子系1(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) | 分子系1(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) |
第5回 | 分子系2(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) | 分子系2(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) |
第6回 | 分子系2(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) | 分子系2(構造最適化と振動解析、遷移状態探索) |
第7回 | 古典MDと第一原理MD | 古典MDと第一原理MDを理解する |
第8回 | 古典MDと第一原理MD | 古典MDと第一原理MDを理解する |
第9回 | 周期系1: 固体における構造計算(構造決定、構造最適化) | 周期系1: 固体における構造計算(構造決定、構造最適化) |
第10回 | 周期系1: 固体における構造計算(構造決定、構造最適化) | 周期系1: 固体における構造計算(構造決定、構造最適化) |
第11回 | 周期系2: 固体における電子状態計算(バンド構造、欠陥) | 周期系2: 固体における電子状態計算(バンド構造、欠陥) |
第12回 | 周期系2: 固体における電子状態計算(バンド構造、欠陥) | 周期系2: 固体における電子状態計算(バンド構造、欠陥) |
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を提供する |
第14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を提供する |
第15回 | 準備中 | 準備中 |
なし
なし
演習課題レポートに基づく
履修の条件を設けないが、周期系の講義・演習(第7・8・11・12回、第9・10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。
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。