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35834 - INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DEL FUNCIONAL DE DENSIDAD (2017-18)

Datos generales  

Código: 35834
Profesor/a responsable:
SANCHO GARCIA, JUAN CARLOS
Crdts. ECTS: 3,00
Créditos teóricos: 0,80
Créditos prácticos: 0,40
Carga no presencial: 1,80

Departamentos con docencia

Estudios en los que se imparte



Competencias y objetivos

Contexto de la asignatura para el curso 2017-18

La Teoría del Funcional Densidad se ha convertido en una de las herramientas de trabajo más utilizadas actualmente dentro de la Química Teórica y Computacional, independientemente del campo de aplicación de ésta, gracias a su capacidad predictiva a un coste computacional razonablemente moderado. Entre dichos campos de aplicación, se encuentran sin duda la ciencia de materiales, la química y física del estado sólido, la nanotecnología, la química orgánica y farmaceútica, etc.

 

 

Competencias de la asignatura (verificadas por ANECA en grados y másteres oficiales)

Competencias específicas:>>de especialización

  • CEE24 : Conocer los niveles de cálculo teórico para el estudio de propiedades de interés químico y físico.
  • CEE27 : Conocer los fundamentos teóricos y las aplicaciones de la Teoría del Funcional de Densidad.
  • CEE29 : Conocer las técnicas de cálculo numérico aplicadas a la ciencia de materiales.

 

Competencia exclusiva de la asignatura

Sin datos

Resultados de aprendizaje (Objetivos formativos)

Los derivados del contenido de cada asignatura y los relacionados con las competencias de especialización indicadas y con las competencias generales y básicas del título.

Objetivos específicos indicados por el profesorado para el curso 2017-18

A destacar: (i) Conocer los fundamentos básicos de la Teoría del Funcional Densidad y sus avances más significativos; (ii) Ser capaz de identificar las limitaciones de la Teoría del Funcional Densidad en aplicaciones cuantitativas; y (iii) Disponer de la información necesaria para llevar a cabo experimentos computacionales por uno mismo.

Contenidos y bibliografía

Contenidos para el curso 2017-18

 

Unidad didáctica 1: Conteztualización. Química cuántica. Métodos Ab initio.

- Generalidades y propiedades básicas.

- Correlación electrónica. Energía de correlación.

- Teorías CI, perturbativas y CC.

- Precisión química y precisión de calibración.

- Jerarquía y convergencia de los resultados.

- Técnicas de extrapolación. Métodos compuestos.

 

Unidad didáctica 2: Introducción a la Teoría del Funcional Densidad.

- Teorías primitivas y perspectiva histórica: Modelo de Thomas-Fermi-Dirac.

- Generalidades matemáticas. Funcionales y derivadas funcionales.

- Matrices densidad reducidas: la densidad electrónica.

- Condiciones y garantías sobre la densidad electrónica.

- La derivada funcional de la energía.

- Teoremas de Hohenberg-Kohn: enunciado y demostración.

 

Unidad didáctica 3: El modelo de Kohn-Sham.

- Hipótesis básica y construcción del modelo.

- Autovalores y autoenergías resultantes del modelo.

- El funcional de intercambio-correlación: jerarquía y clasificación de expresiones.

- Funcionales explícitos de la densidad: LDA, GGA y m-GGA.

- El error de autointeracción.

 

Unidad didáctica 4: La conexión adiabática.

- El modelo de la conexión adiabática.

- Funcionales híbridos y doblemente híbridos.

- El potencial efectivo optimizado (OEP).

 

Unidad didáctica 5: Reactividad química.

- El potencial (molecular) químico. 

- La ecuación fundamental del cambio químico.

- Índices de reactividad y funciones locales.

 

Unidad didáctica 6: Limitaciones de modelos semilocales.

- Interacciones no covalentes.

- Efectos estereoelectrónicos.

- Ruptura y formación de enlaces.

- Degeneraciones y cuasi-degeneraciones.

- Procesos de transferencia de carga.

- Deslocalización y conjugación electrónica.

 

Unidad didáctica 7: Extensión a estados excitados (TD-DFT)

- Teorema de Runge-Gross.

- Regimen de respuesta lineal.

- Energías de excitación.

 

Unidad didáctica 8: Recursos y estrategias computacionales.

- Capacidades computacionales actuales. Ejemplos.

- Revisión on-line de software científico disponible.

- Consideraciones numéricas.

 

Unidad didáctica 9: Resultados y aplicaciones.

- Propiedades geométricas y vibracionales.

- Propiedades energéticas y termoquímicas.

- Propiedades eléctricas.

- Propiedades fotoquímicas y fotofísicas.

- Efectos de agregación y ambientales.

 

Unidad didáctica 10: Modulo de conocimiento individualizado

Selección de temas a desarrollar y exponer por el alumnado. Entre ellos,

- Conceptos y reactividad química (potencial químico, principio HSAB, dureza, electronegatividad, etc.)

- Aplicación a metales de transición, superficies y fenómenos de adsorción.

- Aplicación a materiales funcionales: grafeno, semiconductores orgánicos, etc.

- Aplicación a sólidos periódicos y agregados moleculares.

- Técnicas de reducción del coste computacional: escalado lineal, técnicas RI, etc.

- Generalización de funcionales híbridos: híbridos locales, separaciones de corto y largo rango, etc.

- Funciones de base: convergencia, BSSE, desarrollos específicos, etc.

 

 

Enlaces relacionados

Sin datos

 

Bibliografía

A primer in density functional theory
Autor(es): Fiolhais, Carlos
Edición: Berlin : Springer, 2003;
ISBN: 978-3-642-05704-5
Categoría: Sin especificar

A chemist`s guide to density functional theory
Autor(es): Koch, Wolfram
Edición: Weinheim : Wiley-VCH, 2008;
ISBN: 978-3-527-30372-4
Categoría: Sin especificar

Computational chemistry : introduction to the theory and applications of molecular and quantum mechanics
Autor(es): Lewars, Errol G.
Edición: Dordrecht : Springer, 2016;
ISBN: 3-319-30916-1 (libro e.)
Categoría: Sin especificar

Introduction to computational chemistry
Autor(es): Jensen, Frank
Edición: Somerset : John Wiley & Sons, 2016;
ISBN: 978-1-118-82599-0
Categoría: Sin especificar

Essentials of computational chemistry : theories and models
Autor(es): Cramer, Christopher J.
Edición: Chichester : John Wiley & Sons, 2004;
ISBN: 978-0-470-09182-1
Categoría: Sin especificar

Computational chemistry : a practical guide for applying techniques to real-world problems
Autor(es): YOUNG, David C.
Edición: New York : Wiley-Interscience, 2001;
ISBN: 978-0-471-33368-5 (cart.)
Categoría: Básico

Evaluación

Instrumentos y criterios de evaluación 2017-18

Sin datos

Descripción Criterio Tipo Ponderación
Participación activa (no recuperable)

Se evaluará, sobre todo, el interés y la participación, así como la capacidad de situar la asignatura en el contexto del Máster en Ciencia de Materiales

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN DURANTE EL SEMESTRE 10
Realización y entrega de prácticas computacionales (no recuperable)

Se entregará un informe con los resultados y su discusión, para todas las prácticas computacionales realizadas

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN DURANTE EL SEMESTRE 30
Realización y entrega de problemas resueltos (recuperable)

Se entregarán resueltos los problemas de la colección existente, que abarcan los contenidos desarrollados en la asignatura

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN DURANTE EL SEMESTRE 30
Propuesta de supuesto práctico de tipo computacional (recuperable)

Se proporcionará al alumnado un supuesto práctico de acuerdo al programa de la asignatura y sus propios intereses.

EXAMEN FINAL 30

 

Fechas de pruebas de evaluación oficiales para el curso 2017-18

Sin datos

 

 



Profesorado

SANCHO GARCIA, JUAN CARLOS
Profesor/a responsable

  • CLASE TEÓRICA: Grupos:
    • 1
  • PRÁCTICAS DE PROBLEMAS / TALLER: Grupos:
    • P1

 

Grupos

CLASE TEÓRICA

Grupo Semestre Turno Idioma Matriculados
Gr. 1 (CLASE TEÓRICA) : 1 2S Todo el día CAS 1


PRÁCTICAS DE PROBLEMAS / TALLER

Grupo Semestre Turno Idioma Matriculados
Gr. P1 (PRÁCTICAS DE PROBLEMAS / TALLER) : P1 2S Todo el día CAS 0




Horarios

CLASE TEÓRICA

Grupo Fecha inicio Fecha fin Día Hora inicio Hora fin Aula
1 01/02/2018 01/02/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
1 07/02/2018 07/02/2018 MIE 13:30 14:30 0041PB034  
1 14/02/2018 14/02/2018 MIE 13:30 14:30 0041PB034  
1 21/02/2018 21/02/2018 MIE 13:30 14:30 0041PB034  
1 21/02/2018 21/02/2018 MIE 17:30 19:30 0041PB034  
1 26/02/2018 26/02/2018 LUN 15:30 17:30 0041PB034  
1 01/03/2018 01/03/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
1 08/03/2018 08/03/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
1 12/03/2018 12/03/2018 LUN 15:30 17:30 0041PB034  
1 15/03/2018 15/03/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
1 22/03/2018 22/03/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
1 22/03/2018 22/03/2018 JUE 15:30 17:30 0041PB034  
1 26/03/2018 26/03/2018 LUN 15:30 17:30 0041PB034  
1 20/04/2018 20/04/2018 VIE 13:30 14:30 0007P4035  
1 27/04/2018 27/04/2018 VIE 13:30 14:30 0041PB034  

PRÁCTICAS DE PROBLEMAS / TALLER

Grupo Fecha inicio Fecha fin Día Hora inicio Hora fin Aula
P1 05/03/2018 05/03/2018 LUN 15:30 17:30 0041PB034  
P1 11/04/2018 11/04/2018 MIE 11:30 13:30 0041PB034  
P1 18/04/2018 18/04/2018 MIE 15:30 17:30 0041PB034  
P1 03/05/2018 03/05/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
P1 10/05/2018 10/05/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034  
P1 15/05/2018 15/05/2018 MAR 13:30 14:30 0041PB034  
P1 17/05/2018 17/05/2018 JUE 13:30 14:30 0041PB034