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 授業科目
 Course Title
計算化学特論
Advanced Computational Chemistry
 担当者
 Instructor
教授   松原 世明  後学期 月曜日1時限
 単 位
 Credit
2

関連するディプロマポリシー Related Diploma Policy
時代の課題と社会の要請に応えた専門的知識と技能/Expert knowledge and skills to address the issues of the age and the demands of society
 
到達目標 Target to be Reached
 本講義は、受講生が、①Hartree-Fock法を中心とした量子化学計算の方法論の基本体系を理解すること、②量子化学計算を実際に行い分子構造や化学反応を考察する能力を身につけること、を到達目標とする。大学院の特別研究で実際に量子化学計算を使用することを前提とした基礎理論の講義と計算実習を行う。

The followings are goals of this lecture for students, ① to understand the basic methodologies of the quantum mechanical calculation, such as the Hartree-Fock and the Post-Hartree-Fock methods ② to acquire the skills to analyze the molecular structure and the chemical reaction through the practice of the quantum mechanical calculations.

 
授業内容 Course Content
 量子化学計算は、化学事象の解析手段として、理論、実験を問わず、多岐の分野で浸透し用いられている。量子化学計算の基礎理論と量子化学計算によってどのように分子の構造情報や反応性に関する情報をひきだし利用するのか、その知識と技術を学び、コンピュータによる分子設計の基本的な考え方を学ぶ。

The quantum mechanical method, which is pwerful tool to analyze the chemical phenomena, is now applied in the various fields. The students can learn the basics of the quantum mechanical method used in the research and the skills of the molecular design.
 
授業計画 Course Planning
1. シラバスの記載事項について確認し、量子化学計算の基礎理論の全体像をつかむ。
2. 量子力学の基礎
3. 量子化学計算の基礎理論に必要な数学
4. Hartree-Fock方程式
5. Roothaan方程式
6. SCF の方法
7. 電子相関を考慮した方法論
8. ポテンシャルエネルギー面の停留点の求め方と基準振動解析
9. 量子化学計算実習(1): LINUXと分子グラフィックソフトの基本操作、Z-matrixによる分子の作成
10. 量子化学計算実習(2): 1-ペンテンの分解反応: 平衡構造の構造最適化と計算結果の可視化
11. 量子化学計算実習(3): 1-ペンテンの分解反応: 遷移状態の構造最適化と計算結果の可視化
12. 量子化学計算実習(4): 1-ペンテンの分解反応: 分子軌道および振動数計算と計算結果の可視化
13. 量子化学計算実習(5): 1-ペンテンの分解反応: 反応のエネルギープロフィールの作成と反応過程の考察
14. 量子化学計算実習(6): 1-ペンテンの分解反応: データ整理の仕方とレポートの書き方

1. Overview of quantum chemistry
2. Fundamentals of quantum mechanics
3. Mathmatics for quantum mechanics
4. Hartree-Fock equation
5. Roothaan equation
6. Self-consistent field method
7. Post-Hartree-Fock method
8. Potential energy surface
9. Practice(1): how to use Linux, software and Z-matrix
10. Practice(2): decomposition of 1-pentene: optimization of equilibrium structure
11. Practice(3): decomposition of 1-pentene: optimization of transition state
12. Practice(4): decomposition of 1-pentene: molecular orbital and normal mode
13. Practice(5): decomposition of 1-pentene: energy profile
14. Practice(6): decomposition of 1-pentene: how to write the report

 「dotCampus」にアップロードされた講義資料で予習すること。基礎理論の復習は、計算実習の学習効果を上げるためにも不可欠である。特に計算実習では、回をまたいだ一連の作業がスムーズに進行できるように講義資料をよく読んで予習と復習を行うこと。

The students should prepare with the lecture materials uploaded to the "dotCampus".
 
授業運営 Course Management
 1 - 8回は、講義室で講義を行う。9 - 14回は、端末室のLINUXで量子化学計算の実習を行う。量子化学計算プログラムは、LINUX版GAUSSIAN09を使用する。日本語の翌年は英語で、英語の翌年は日本語で授業を行う。

The lectures are given using a projector in the lecture room and the practice of the quantum mechanical calculation is performed in the computer room. The lectures are given in English every other year.

 
評価方法 Evaluation Method
 講義と実習に関する2つのレポートをもとに評価を行う。授業内容を理解し、それに基づいて論理的な議論展開がなされているかどうかで評価する。

Evaluate on the basis of two reports for the lecture and the practice.

 
オフィスアワー Office Hour (s)
 金曜日の13:30以降(セミナーや会議等の時間を除く)、6号館219室。なお、質問などは講義後にもその場で受け付ける。

At the room 219 in the building No. 6 after 13:30 on Friday. Questions etc. are accepted on the spot after the lecture.

 
使用書 Textbook (s)
Lecture materials are distributed.
参考書 Book (s) for Reference
A.ザボ、N.S.オストランド『新しい量子化学―電子構造の理論入門(上)』[東京大学出版会]1987
A.ザボ、N.S.オストランド『新しい量子化学―電子構造の理論入門(下)』[東京大学出版会]1988
A. Szabo, N. S. Ostlund,Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory,Dover Publications,1996
上記以外に随時紹介する。
 
 
 
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