Insegnante:

                       Prof. Dr. Stefano Leoni (Cardiff University, School of Chemistry)

                       Prof. Dr. Giacomo Giorgi (D.I.C.A. Unipg)

Descrizione del corso

Questo corso mira a fornire una panoramica dei metodi di dinamica molecolare, comprese le tecniche avanzate per il campionamento avanzato, i calcoli dell'energia libera e l'impatto dell'apprendimento automatico sui potenziali interatomici. Questo sarà accompagnato da discussioni approfondite sulla loro applicazione alle aree rilevanti della conversione dell'energia, dello stoccaggio e della reattività nei dispositivi dei materiali.

(brochure)

Programma del corso (24 ore 4 CFU):

Participazione alle lezioni su Microsoft Team tramite il seguente [link]

Lunedì 18 ottobre (10:00 - 13:00)

Lezione 1 – MD, Foundation (6 ore)

1. Dinamica Molecolare, Fondamenti

  1. Fondamenti della dinamica molecolare
  2. Equazioni del moto, insiemi e integratori
  3. Calcolo delle forze interatomiche e metodi semi-empirici
  4. Potenziali interatomici e apprendimento automatico

Lunedì 18 ottobre 2021 (14:00 - 17:00)

Workshop 1 – Simulazioni MD:

Messa a punto di calcoli di dinamica molecolare, esempi di diversi insiemi e campionamento. Esempi intorno a cp2k, uso di potenziali classici e tight-binding.

Mercoledì 20 ottobre 2021 (10:00 - 13:00)

Lezione 2 – MD, Tecniche avanzate (6 ore)

2. Metodi di campionamento avanzati

  1. Efficienza del campionamento e problema degli eventi rari
  2. Metadinamica
  3. Campionamento del percorso di transizione
  4. Nuove idee dal machine learning

Venerdì 22 ottobre 2021 (14:00 - 17:00)

Workshop 2 – Simulazioni MD avanzate:

Preparazione di simulazioni metadinamiche, introduzione al campionamento dei percorsi di transizione. Esempi intorno a cp2k e siesta, previsione della struttura cristallina.

Mercoledì 3 novembre 2021 (10:00 - 13:00)

Lezione 3 – Trasporto elettronico di un fono (6 ore)

3. Caso di studio 1: Materiali termoelettrici

  1. Calcolo delle proprietà di trasporto
  2. Trasporto elettronico
  3. Fononi e figura di merito
  4. Aspetti strutturali e approcci multiscala.

Mercoledì 03 novembre 2021 (14:00 - 17:00)

Workshop 3 – Funzioni Wannier

Ottimizzazione della geometria e impostazione del calcolo in Siesta e Quantum Espresso. Interfaccia con Wannier90 per modelli vincolanti e calcoli di trasporto. Esempi su composti specifici.

Venerdì 5 novembre 2021 (10:00 - 13:00)

Lezione 4 – Stoccaggio Elettrochimico (6 ore)

4. Caso di studio 2: accumulo di energia nei materiali delle batterie

  1. Materiali della batteria e calcolo della tensione
  2. Diffusione di particelle e mobilità ionica
  3. Trasporto elettronico e ionico
  4. Previsione della struttura cristallina per i materiali energetici

Venerdì 5 novembre 2021 (14:00 - 17:00)

Workshop 4 – Hubbard U e strumenti correlati, il ruolo della correlazione nei materiali per l'accumulo di energia

Calcoli elettronici di materiali correlati, uso di Hubbard U e Hubbard U+V, valutazione perturbativa di U e V, casi di studio, inclusa l'ottimizzazione della struttura con Hubbard U, che può essere estesa a calcoli MD e/o calcoli fononici.

Materiale didattico (1, 2, 3, 4, 5)