C8863 Výpočty volných energií

Přírodovědecká fakulta
jaro 2012
Rozsah
2/0. 2 kr. (plus 1 za zk). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D. (přednášející)
Garance
RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 16:00–17:50 C04/211
Předpoklady
Předpokládají se základní znalosti obecné, fyzikální chemie a výpočetní chemie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 22 mateřských oborů, zobrazit
Anotace
Kurz je zaměřen na získání základních znalostí v oblasti výpočtů volných energií pomocí metod výpočetní chemie. Student získá přehled o dostupných metodách, jejich přednostech a nevýhodách. Nabyté znalosti by měly být dostačující k samostatné aplikaci nabytých znalostí k řešení reálných problémů z oblasti chemie, supermolekulární chemie či biochemie.
Klíčová témata
  • 1. Co je to volná energie a její postavení v termochemii a kinetice. Experimentální metody měření. Statistická fyzika a volná energie.
  • 2. Stručný přehled vybraných metod výpočetní chemie. Monte-Carlo simulace versus molekulová dynamika. Metody výpočtu potenciální energie (ab initio metody, molekulová mechanika). Rozdíl mezi plochami potenciální (PES) a volné energie (FES).
  • 3. Přehled metod výpočtů volné energie. Metody koncových stavů, alchemické přeměny, metody potenciálu střední sily. Speciální metody.
  • 4. Metody koncových stavů. Použití statistických metod pro lokální extrémy na PES. MM/PB(GB)SA. Výpočet solvatačních volných energií. Výpočet entropických příspěvků.
  • 5. Alchemické přeměny. Free energy perturbation. Termodynamická integrace. Problémy se zánikem a vytvářením atomů. Soft-core potenciál. Staging versus sampling.
  • 6. Metody potenciálu střední síly (PMF). Vzorkovací problém. Přehled metod. Metoda Adaptive Biasing Force. Metoda Blue Moon. Umbrella Sampling. Metadynamika. Metoda více chodců.
  • 7. Speciální metody. Metody zlepšující vzorkování. Replika-exchange molekulová dynamika, atd.
Studijní zdroje a literatura
  • Free energy calculations : theory and applications in chemistry a biology. Edited by Christophe Chipot - Andrew Pohorille. Berlin: Springer, 2007, xviii, 517. ISBN 9783540384472. info
  • CRAMER, Christopher J. Essentials of computational chemistry : theories and models. 2nd ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2004, xx, 596. ISBN 0470091819. info
  • LEACH, Andrew R. Molecular modelling : principles and applications. 2nd ed. Harlow: Prentice Hall, 2001, xxiii, 744. ISBN 0582382106. info
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
prednáška, diskuze
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Kurz je zakončen písemným testem, který je následován ústní zkouškou.
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025, jaro 2026.