Insegnante:
Prof. Dr. Stefano Leoni (Cardiff University, School of Chemistry)
Prof. Dr. Giacomo Giorgi (D.I.C.A. Unipg)
Descrizione del corso
Questo corso mira a fornire una panoramica dei metodi di dinamica molecolare, comprese le tecniche avanzate per il campionamento avanzato, i calcoli dell'energia libera e l'impatto dell'apprendimento automatico sui potenziali interatomici. Questo sarà accompagnato da discussioni approfondite sulla loro applicazione alle aree rilevanti della conversione dell'energia, dello stoccaggio e della reattività nei dispositivi dei materiali.
(brochure)
Programma del corso (24 ore 4 CFU):
Participazione alle lezioni su Microsoft Team tramite il seguente [link]
Lunedì 18 ottobre (10:00 - 13:00)
Lezione 1 – MD, Foundation (6 ore)
1. Dinamica Molecolare, Fondamenti
- Fondamenti della dinamica molecolare
- Equazioni del moto, insiemi e integratori
- Calcolo delle forze interatomiche e metodi semi-empirici
- Potenziali interatomici e apprendimento automatico
Lunedì 18 ottobre 2021 (14:00 - 17:00)
Workshop 1 – Simulazioni MD:
Messa a punto di calcoli di dinamica molecolare, esempi di diversi insiemi e campionamento. Esempi intorno a cp2k, uso di potenziali classici e tight-binding.
Mercoledì 20 ottobre 2021 (10:00 - 13:00)
Lezione 2 – MD, Tecniche avanzate (6 ore)
2. Metodi di campionamento avanzati
- Efficienza del campionamento e problema degli eventi rari
- Metadinamica
- Campionamento del percorso di transizione
- Nuove idee dal machine learning
Venerdì 22 ottobre 2021 (14:00 - 17:00)
Workshop 2 – Simulazioni MD avanzate:
Preparazione di simulazioni metadinamiche, introduzione al campionamento dei percorsi di transizione. Esempi intorno a cp2k e siesta, previsione della struttura cristallina.
Mercoledì 3 novembre 2021 (10:00 - 13:00)
Lezione 3 – Trasporto elettronico di un fono (6 ore)
3. Caso di studio 1: Materiali termoelettrici
- Calcolo delle proprietà di trasporto
- Trasporto elettronico
- Fononi e figura di merito
- Aspetti strutturali e approcci multiscala.
Mercoledì 03 novembre 2021 (14:00 - 17:00)
Workshop 3 – Funzioni Wannier
Ottimizzazione della geometria e impostazione del calcolo in Siesta e Quantum Espresso. Interfaccia con Wannier90 per modelli vincolanti e calcoli di trasporto. Esempi su composti specifici.
Venerdì 5 novembre 2021 (10:00 - 13:00)
Lezione 4 – Stoccaggio Elettrochimico (6 ore)
4. Caso di studio 2: accumulo di energia nei materiali delle batterie
- Materiali della batteria e calcolo della tensione
- Diffusione di particelle e mobilità ionica
- Trasporto elettronico e ionico
- Previsione della struttura cristallina per i materiali energetici
Venerdì 5 novembre 2021 (14:00 - 17:00)
Workshop 4 – Hubbard U e strumenti correlati, il ruolo della correlazione nei materiali per l'accumulo di energia
Calcoli elettronici di materiali correlati, uso di Hubbard U e Hubbard U+V, valutazione perturbativa di U e V, casi di studio, inclusa l'ottimizzazione della struttura con Hubbard U, che può essere estesa a calcoli MD e/o calcoli fononici.