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学部後期課程

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最終更新日：2024年10月18日

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分子物理化学

本講義では、様々な化学現象を分子論に基づいて理解することを目的とする。特に、分子物理化学の基礎方程式を出発とした計算化学的手法について広く学ぶ。電子の運動を記述するシュレディンガー方程式、原子核の運動を記述するニュートン方程式、また、多数の原子集団を取り扱うための統計力学の基礎を学習し、それぞれのスケールにおいてのモデリング手法と数値解析手法を紹介し、どのように化学現象を記述・計算し、実験結果の解釈や予測につなげることができるのかを概説する。

The objective of this course is to understand various chemical phenomena on the basis of molecular theory. In particular, computer chemistry methods starting from the basic equations of molecular physical chemistry will be extensively studied. Students will learn the Schrodinger equation describing the motion of electrons, Newton's equation describing the motion of nuclei, and the fundamentals of statistical mechanics for dealing with large number of atoms, and will be introduced to modeling and numerical analysis methods. I will also outline how chemical phenomena can be described and modelled to interpret and predict experimental results.

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時間割／共通科目コード

コース名

教員

学期

時限

FEN-CS4306L1

分子物理化学

中山　哲

A1 A2

月曜2限

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講義使用言語

英語

単位

実務経験のある教員による授業科目

他学部履修

可

開講所属

工学部

授業計画

[1] 理論化学・計算化学とは [2] 電子状態理論 Born-Oppenheimer近似 Hartree-Fock法基底関数電子相関理論励起状態計算密度汎関数(DFT)法 [3] ポテンシャル曲面と反応経路構造最適化計算化学反応の遷移状態と反応経路分子振動励起状態と非断熱遷移 [4] 分子力学法分子力場 QM/MM法 [5] 分子シミュレーション分子統計力学の基礎分子動力学法とモンテカルロ法第一原理分子動力学法自由エネルギー計算 [6] 計算応用例固体表面反応と不均一系触媒反応溶液内反応 [1] Introduction of Theoretical and Computational Chemistry [2] Electronic Structure Theory Born-Oppenheimer approximation Hartree-Fock method Basis set Electron correlation theory Excited-state calculations Density functional theory (DFT) [3] Potential Energy Surface and Reaction Path Geometry optimization Transition state and reaction path Molecular vibrations Excited-state and nonadiabatic transition [4] Molecular Mechanics Force fields QM/MM method [5] Molecular simulation Basics of Statistical mechanics Molecular dynamics and Monte Carlo simulations First-principle molecular dynamics simulation Free energy calculations [6] Applications Surface reactions and heterogeneous catalysis Chemical reactions in solution

成績評価方法

出席点とレポートで総合的に評価する。 Attendance and reports will be evaluated comprehensively

履修上の注意

指示しない

その他

前提となる知識と項目：古典力学、量子力学、統計力学、線形代数 classical mechanics, quantum mechanics, statistical mechanics, linear algebra 応用先_分野と項目：反応解析、反応設計、分子設計、材料設計、触媒設計 reaction analysis, reaction design, molecular design, material design, catalyst design

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