Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
SCIENZA DEI MATERIALI ORD. 2015


6

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 48 0 0 102

Periodo

AnnoPeriodo
I anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Inglese

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
27/02/201709/06/2017

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
affine/integrativo Nessun ambitoFIS/033
affine/integrativo Nessun ambitoCHIM/023


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. ANCILOTTO FRANCESCOFIS/03Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Prof.ssa FERRARINI ALBERTAIstituzionaleCHIM/02Dipartimento di Scienze Chimiche

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Fisica quantistica e dello stato solido, chimica fisica. Non sono richieste conoscenze di programmazione.

Il corso si propone di fornire agli studenti le basi per la comprensione dei metodi computazionali usati nell'ambito della scienza dei materiali. Questo permettera' allo studente: - di comprendere come i metodi computazionali possano essere usati per capire e predire il comportamento dei materiali e la relazione tra le loro proprietà e la struttura microscopica; - di riconoscere le tecniche numeriche adatte per le diverse scale spaziali e temporali; - di valutare le assunzioni e delle approssimazioni che stanno alla base delle diverse tecniche di calcolo. Alla fine del corso lo studente sara' in grado di giudicare in maniera critica potenzialita' e limiti dei metodi computazionali usati per lo studio dei materiali e di valutare la qualità delle simulazioni riportate in letteratura. Inoltre avrà raggiunto una maggiore compresione della base molecolare del comportamento fisico. Infine avra' acquisito le nozioni di base per l'impiego di alcuni comuni pacchetti di calcolo.

Il corso verra' tenuto dal prof. Francesco Ancilotto e dalla prof. Alberta Ferrarini. Il corso prevede lezioni d'aula ed esercitazioni al calcolatore.

Richiami di termodinamica e meccanica statistica classica. Simulazioni di Dinamica Molecolare classica; integrazione numerica delle equazioni di Newton. Metodi Monte-Carlo; algoritmo di Metropolis. Simulazioni in diversi ensemble statistici. Aspetti comuni dei metodi di simulazione: condizioni iniziali e condizioni al contorno; calcolo delle interazioni tra particelle. Calcolo di grandezze termodinamiche e di proprietà di trasporto. Interazioni intermolecolari; campi di forze (force fields); modelli atomistici e 'coarse grained'. Metodi variazionali per la soluzione di equazioni di Schrodinger. Teoria di Hartree e Hartree-Fock. Elementi di Teoria del Funzionale Densita' (DFT). Simulazioni "da principi primi". I diversi metodi verranno discussi in relazione ad applicazioni a problemi di interesse per la scienza dei materiali (cristalli, superfici, soft matter, materiali naostrutturati). Il corso e' integrato da esercitazioni al calcolatore. Nelle esercitzaioni lo studente effettuera' semplici simulazioni usando pacchetti di calcolo impeganti nell'ambito dello studio dei materiali, e imparera' a interpretare e a presentare i risultati.

Esame orale in cui lo studente discuterà un elaborato scritto, nel quale vengono riportati i risultati di semplici simulazioni numeriche.

Comprensione dei principali concetti che stanno alla base di metodi per la simulazione numerica di proprieta' della materia condensata. Capacita' di interpretare e presentare i risultati di simulazioni fatte al calcolatore.

M. P. Allen, D. .J. Tildesley, Computer simulation of liquids. Oxford: Oxford University Press, 1987 D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulations, 2nd edition. San Diego: Academic Press, 2002 R. LeSar, Introduction to Computational Materials Science. Cambridge: Cambridge University Press, 2013

Materiale didattico verra' fornito dai docenti.