KEMS409 Materiaalimallinnus (5 op)

Kurssilla perehdytään tiheysfunktionaaliteorian perusteisiin sekä sen soveltamiseen kiinteiden materiaalien ja pintojen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien (hilavakio, bulkmodulus, sidosenergia, reaktioenergia ja aktivaatioenergia) mallintamiseen erityisesti heterogeeniseen katalyysiin ja elektrokatalyysiin liittyvissä ongelmissa. Lisäksi perehdytään ja sovelletaan erilaisia tiheysfunktionaaliteorialla laskettujen tulosten analyysimenetelmiä (tilatiheys, atomistinen termodynamiikka). Tutustutaan muihin laskennallisen kemian työkaluihin.

Opintojakson hyväksytysti suorittanut opiskelija on perehtynyt tiheysfunktionaaliteorian perusteisiin ja osaa soveltaa tiheysfunktionaaliteoriaa ja siihen perustuvia ohjelmistoja itsenäisesti yksinkertaisiin kemiallisiin ongelmiin. Opiskelija tuntee tiheysfunktionaaliteorialaskujen vahvuudet ja rajoitukset sekä kykenee arvioimaan menetelmän soveltuvuutta eri kemiallisten systeemien tutkimuksessa. Lisäksi opiskelija on perehtynyt erilaisiin laskennallisiin analyysimenetelmiin ja osaa analysoida tiheysfunktionaaliteorialla laskettuja tuloksia kriittisesti. Hän kykenee arvioimaan tulosten luotettavuutta, ymmärtää niiden tulkinnan merkityksen ja osaa tunnistaa mahdolliset virhelähteet. Opiskelija tutustuu myös muutamiin muihin laskennallisen kemian simulaatiomenetelmiin, mikä laajentaa hänen näkemystään eri laskennallisista lähestymistavoista kemiallisten ilmiöiden mallintamisessa. Tämä antaa opiskelijalle monipuolisen tietopohjan eri laskennallisista menetelmistä ja niiden soveltuvuudesta erilaisiin kemiallisiin kysymyksiin.

Työelämätaidot

Opiskelija ymmärtää laskennallisten tutkimusmenetelmien mahdollisuuksia kemian ja materiaalitieteiden tutkimuksessa. Opiskelija osaa käyttää yhtä avoimen lähdekoodin laskennallisen kemian ohjelmistoa. Esiintymis- ja raportointitaidot edistyvät oman tutkimusprojektin ja harjoitusartikkelin kirjoittamisen myötä. 

Kurssi luennoidaan lukuvuonna 2025-2026 ja 2027-2028. Se on kurssin ainoa suoritustapa.

• R.M. Martin Electronic Structure Basic Theory and Practical methods. (ISBN: 9780521782852)