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最終更新日:2021/03/30  

FE14021   計算化学

1.0 単位, 3・4 年次, 春AB木3
松井 亨

授業概要

現在化学の分野で用いられている代表的な計算プログラムを紹介する。特に,分子力学法と半経験的分子軌道法については,データの入力法や計算結果の解釈などを実習する。

備考

その他の実施形態

授業方法

講義

学位プログラム・コンピテンスとの関係

データ・情報リテラシー (汎用コンピテンス), 量子化学・分光学分野の知識と理解力、応用力 (専門コンピテンス)

授業の到達目標(学修成果)

プログラムパッケージ(Gaussian, GAMESS)を用いた量子化学計算を通して、分子・原子レベルにおける問題を発見し解決するプロセス・技術(構造最適化・遷移状態探索・様々なスペクトルの描画)を身につけること。

キーワード

量子化学計算・遷移状態計算・化学反応・密度汎関数理論・Hartree-Fock法・構造最適化・相互作用解析

授業計画

・本講義は対面授業(1D301、サテライト室)とオンライン授業の併用とする。第2回以降は学生証番号が奇数の学生がA、偶数の学生がBを受け、実習ではない日はオンラインにて座学とする。

第1回 ガイダンス・計算化学の紹介
第2回 A: Gaussianでのエネルギー計算 (実習) B: SCFの手続き (座学)
第3回 A: SCFの手続き (座学) B: Gaussianでのエネルギー計算 (実習)
第4回 A: 構造最適化・振動計算 (実習) B: エネルギー勾配など (座学)
第5回 A: エネルギー勾配など (座学) B: 構造最適化・振動計算 (実習)
第6回 A: DFT計算・UV-Visの描画 (実習) B: その他の計算に関する理論 (座学)
第7回 A: その他の計算に関する理論 (座学) B: DFT計算・UV-Visの描画 (実習)
第8回 A: プレゼン用計算の準備 (実習) B: 最終レポート (座学)
第9回 A: 最終レポート (座学) B: プレゼン用計算の準備 (実習)
第10回 A: 最終プレゼンテーション(実習) B: その他のビューアソフトの紹介(座学)
第11回 A: その他のビューアソフトの紹介(座学) B: 最終プレゼンテーション(実習)

履修条件

多原子分子の量子化学計算を取り扱うことから、より深い理解のためには物理化学2(量子化学)等の単位を取得していることが望ましい。ただし、科目未履修者の登録は妨げない。

成績評価方法

(2回のレポート):(最終プレゼンテーション)=5:5で行う。期末試験はない。

学修時間の割り当て及び授業外における学修方法

自らプログラムを立ち上げて、量子化学計算を実行するなど自らの手を動かして操作を練習し体得してほしい。

教材・参考文献・配付資料等

特に必要としないが、困った場合は適宜以下を参考にすると良い。

1. 「すぐできる量子化学計算ビギナーズマニュアル」 講談社サイエンティフィク
2. 「新しい量子化学(上)」 東京大学出版会
3. 「密度汎関数法の基礎」講談社

オフィスアワー等(連絡先含む)

担当教員は本部低層棟2階(アドミッションセンター)、あるいは自然科学棟C501のどちらかにいる。

松井 亨  
100001179

質問があったらいつでも連絡してほしいが、他の業務の都合で大学にいないことが多い。そのためまずメール (matsui at chem.tsukuba.ac.jp," at "を@に変換)にて連絡していただきたい。

その他(受講生にのぞむことや受講上の注意点等)

・コンピュータやプログラム・数式に苦手意識を持っている学生もいるかもしれないが、教員・TAが操作方法をなるべく丁寧に教えるつもりである。慣れれば非常に有用なツールなので、是非ともマスターしてほしい。
・本講義の実施形態は対面授業(1D301、サテライト室)とオンライン授業の併用とする。

他の授業科目との関連

ティーチングフェロー(TF)・ティーチングアシスタント(TA)

大学院生のTA(2名程度を予定)に手伝ってもらう予定である。