Методы молекулярной динамики в многоуровневом моделировании

В рамках курса рассматриваются физические основы метода молекулярной динамики для компьютерного моделирования эволюции систем различной мерности: от молекул до кристаллов. Затрагиваемый круг вопросов охватывает описание потенциалов межатомного взаимодействия, процедуру инициализации и выбор граничных условий, алгоритмы интегрирования уравнений движения, термодинамические ансамбли, способы контроля температуры в процессе проведения молекулярно-динамических расчетов. Особое место отведено описанию неортогональной модели сильной связи, которая представляет собой разумный компромисс между классическими межатомными потенциалами и более строгими подходами из первых принципов. С помощью программного пакета NTBM продемонстрированы примеры проведения геометрической оптимизации и молекулярно-динамического моделирования наноструктур.

Курс является двуязычным. Материал подается в основном на английском языке с русскими субтитрами.

Стоимость доступа к материалам курса за исключением ознакомительной части (включая тестовые материалы и возможность пройти экзамен с прокторингом и получить сертификат) составляет 3600 рублей. Для этого нужно пройти текущее тестирование не меньше чем на 60% и итоговый тест не меньше чем на 60%.

Katin K.P., Maslov M.M. Molecular dynamics in multiscale modeling: Textbook. M.: NRNU MEPhI, 2015. – 44 p.

Необходимы базовые знания основ векторного исчисления, теории дифференциальных уравнений, теории вероятностей, статистической физики и квантовой механики. Курс ориентирован на студентов магистратуры физических специальностей.

Модуль 1. Основы молекулярно-динамического моделирования

Модуль 2. Межатомные взаимодействия

Модуль 3. Потенциалы взаимодействия

Модуль 4. Граничные условия

Модуль 5. Процедура инициализации

Модуль 6. Решение уравнений движения

Модуль 7. Термодинамические ансамбли

Модуль 8. Контроль температуры

Модуль 9. Получение наблюдаемых величин

Модуль 10. Неортогональная модель сильной связи (NTBM)

В результате обучения по курсу слушатель получит:

• Знание основных принципов молекулярно-динамического моделирования, основной молекулярно-динамический алгоритм;
• Знание природы межатомных взаимодействий, потенциалы межатомного взаимодействия;
• Знание методов интегрирования уравнений движения;
• Знание теоретических основ неортогональной модели сильной связи;
• Умение задавать начальные скорости и смещения атомов для последующих молекулярно-динамических расчетов;
• Умение реализовывать различные алгоритмы численного интегрирования уравнений движения;
• Умение интерпретировать результаты молекулярно-динамического моделирования.
• Владение методами численного расчета геометрических и энергетических характеристик наноструктур;
• Владение программным пакетом NTBM для проведения молекулярно-динамического моделирования.

Знать:

• основные принципы молекулярно-динамического моделирования, основной молекулярно-динамический алгоритм;
• природу межатомных взаимодействий, потенциалы межатомного взаимодействия;
• методы интегрирования уравнений движения;
• теоретические основы неортогональной модели сильной связи.

Уметь: 

• задавать начальные скорости и смещения атомов для последующих молекулярно-динамических расчетов;
• реализовывать различные алгоритмы численного интегрирования уравнений движения;
• интерпретировать результаты молекулярно-динамического моделирования.

Владеть: 

• методами численного расчета геометрических и энергетических характеристик наноструктур;
• программным пакетом NTBM для проведения молекулярно-динамического моделирования.