B1720 - TEORIA DEI SOLIDI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di descrivere la struttura elettronica dello stato solido. Sa calcolare da principi primi le proprieta' elettroniche, vibrazionali e meccaniche dei materiali solidi tramite la teoria del funzionale densità e tecniche di dinamica molecolare. Lo studente applicherà tali conoscenze in sessioni pratiche di laboratorio computazionale.

Contenuti

METODI

1. Interazioni atomiche

 La teoria del funzionale della densità in breve

2. Evoluzione del sistema su scala atomistica

•  Introduzione alla dinamica molecolare
•  Dinamica molecolare ab initio

3. Reazioni chimiche ed eventi rari

•  Teoria dello stato di transizione
•  Metodi per trovare il percorso a minima energia sulle superfici di energia potenziale

4. Simulazioni multiscala

•  Monte Carlo cinetico
  
  

SISTEMI ESPLORATI ATTRAVERSO ATTIVITÀ PRATICHE

1. SOLIDI CRISTALLINI (bulk)

•  Calcolo della struttura a bande e della densità degli stati di metalli e semiconduttori

2. SUPERFICI

•  Indici di Miller, rilassamento e ricostruzione delle superfici, energia di superficie
•  Costruzione e ottimizzazione del modello di superficie, calcolo ab initio dell’energia di superficie

3. ADSORBIMENTO E DISSOCIAZIONE MOLECOLARE

•  Fisisorbimento e chemisorbimento molecolare
•  Identificazione della configurazione di adsorbimento più stabile e dell’energia di adsorbimento di una molecola su una superficie
•  Calcolo ab initio dell’energia di reazione per la dissociazione molecolare su superficie
•  Calcolo ab initio della barriera energetica per la dissociazione molecolare tramite il metodo  nudging elastic band 

4. INTERFACCE SOLIDE

•  Costruzione e ottimizzazione del modello di interfacce solide
•  Simulazione della dinamica di molecole confinate alle interfacce

Testi/Bibliografia

Libri 

• R. M. Dreizler and E. K. U. Gross Density functional theory: an approach to the quantum many-body problem
• D. S. Sholl and J. A. Steckel Density Functional Theory: A Practical Introduction
• D. Frankel and B. Smit Understanding Molecular Simulations
  
• E. B. Tadmor and R. E. Miller Modeling Materials

Rassegne e articoli scientifici fanno parte dei testi di riferimento del corso. La bibliografia completa sarà fornita all'interno delle dispense.

Metodi didattici

Lezioni frontali e sessioni pratiche in laboratorio computazionale.

Considerata la tipologia dell’attività e i metodi didattici adottati, la frequenza a questa attività formativa richiede la partecipazione preventiva di tutti gli studenti ai Moduli 1 e 2 della formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, disponibili in modalità e-learning al seguente link: [https://elearning-sicurezza.unibo.it/ ]

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame sarà composto da una parte pratica, incentrata sull’esecuzione di un progetto di ricerca computazionale, e da un colloquio.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, presentazioni multimediali, applicazioni informatiche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maria Clelia Righi