Corso di laurea in Scienza dei Materiali
Corso di laurea in Scienza e Tecnologia dei Materiali

Lezioni:

Approccio computazionale nella Scienza dei Materiali. Accenni alla simulazione multiscala. Definizione di scienza dei materiali computazionale. Tecniche per la definizione di un modello strutturale per la simulazione di materiali. Fasi della progettazione di un esperimento al calcolatore

 Concetto di superficie di energia potenziale e sua caratterizzazione: significato dei punti stazionari. Ottimizzazione di geometria. Calcolo delle frequenze vibrazionali.

 Metodi della meccanica molecolare (definizioni, campo di forza, esempio di campo di forza)

 Approssimazione “classica” dell’equazione di Schrödinger. Metodi ab-initio: Hartree-Fock (HF) e Funzionale della Densità (DFT). Estensione ai sistemi periodici (1D-3D). Schema di programma ab-initio. Accenni ai metodi correlati di tipo post-HF

 Simulazione di sistemi con difetti: modelli, strategie ed esempi

Introduzione alla modellizzazione di superfici e adsorbimento. Discussione del modello a slab ed esempi

 Laboratorio

Modulo 1: Introduzione all'uso del programma di calcolo Gaussian09: preparazione dell'input e discussione dell'output. Uso di strumenti di grafica molecolare per l'analisi dell'output. Definizione della geometria di una molecola attraverso la costruzione della matrice Z ed esercizi

 Modulo 2: Calcolo delle barriere rotazionali di molecole con la meccanica molecolare

 Modulo 3: Studio di un sistema prototipico: il dimero dell’acqua. Definizione del problema, ottimizzazione della geometria e calcolo delle frequenze vibrazionali. Visualizzazione e analisi dei dati calcolati con discussione sul cambiamento delle caratteristiche strutturali e vibrazionali della molecola d’acqua isolata e nel dimero. Confronto tra metodi di calcolo ab-initio

 Modulo 4: Uso dell’approccio a cluster nella simulazione di materiali. Simulazione degli ossidrili superficiali di materiali silicei. Definizione del problema e creazione di un semplice modello strutturale con l’ausilio di un programma di grafica molecolare (Moldraw). Calcolo delle proprietà strutturali e vibrazionali del modello isolato e in interazione con ammoniaca. Dal modello a cluster minimale ai cluster a goccia. Analisi/discussione dei risultati e confronto con i dati sperimentali

 

Modulo 5: Introduzione all’uso di CRYSTAL: preparazione dell'input e discussione dell'output Esempi di modelli strutturali nell’approccio periodico alla simulazione di materiali (cristalli, superfici, difetti, ...). Uso del modello a slab per la simulazione delle superfici. Esempio: Stabilità relativa delle superfici MgO(100) e MgO(110)

 

Modulo 6: Uso dell’approccio periodico nella simulazione degli ossidrili superficiali di materiali silicei: l'edintonite come modello strutturale. Creazione di un modello a “slab” a partire dalla struttura massiva.  Calcolo delle proprietà strutturali e vibrazionali del modello a slab isolato e in interazione con ammoniaca Analisi/discussione dei risultati e confronto con i dati sperimentali.