520026 VO Atomistic materials modelling (2022W)

electronic structure methods, statistical mechanics and machine learning

3.00 ECTS (2.00 SWS), SPL 52 - Doktoratsstudium Physik

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Details

max. 15 Teilnehmer*innen

Sprache: Englisch

Prüfungstermine

Lehrende

Termine (iCal) - nächster Termin ist mit N markiert

Donnerstag 13.10. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 20.10. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 27.10. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 03.11. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 10.11. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 17.11. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 24.11. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 01.12. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 15.12. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 12.01. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02
Donnerstag 19.01. 15:00 - 16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02

Information

Ziele, Inhalte und Methode der Lehrveranstaltung

In der Vorlesung wird der aktuelle Stand der Technik bei der Simulation weicher und kondensierter Materie mit Hilfe atomistischer Modellierungsmethoden erörtert. Dazu gehört eine Einführung in die Elektronenstrukturtheorie mit besonderem Schwerpunkt auf Kohn-Sham-Methoden und der projector-augmented-wave Methode, einschließlich Algorithmen zur Bestimmung des elektronischen Grundzustands. Im zweiten Teil werden Methoden des maschinellen Lernens vorgestellt. Diese ermöglichen es, Energien und Kräfte aus solchen First-Principles-Berechnungen zu lernen und damit die Berechnungen um viele Größenordnungen zu beschleunigen. Es werden sowohl Kernel-Methoden als auch neuronale Netzes (Perceptrons) behandelt. Schließlich werden Anwendungen dieser Methoden auf die Berechnung thermodynamischer Eigenschaften, wie die freie Energie und verschiedene Autokorrelationsfunktionen, behandelt.

Ziel ist es, eine umfassende Reihe von Themen abzudecken, die es ermöglichen, die Konzepte zu verstehen, die typischerweise bei groß angelegten Simulationen weicher und kondensierter Materie verwendet werden. Der Schwerpunkt liegt insbesondere auf der Simulation von Observablen bei endlichen Temperaturen und der Vorhersage von Phasenübergängen mit atomistischen Methoden sowie auf der Überbrückung zwischen der Theorie der elektronischen Struktur und der Thermodynamik, wobei die Genauigkeit der first-principle Methoden stets erhalten bleibt.

Tentative schedule (cF Cesare Franchini, gK Georg Kresse, cD Christoph Dellago)
Donnerstag 13.10.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Basic intro to electronic structure theory cF
Donnerstag 27.10.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Kohn-Sham methods and the variational principle cF
Donnerstag 03.11.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 LCAO and PW cF
Donnerstag 10.11.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 The PAW method gK
Donnerstag 17.11.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Finding the groundstate efficiently gK
Donnerstag 24.11.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Kernel based methods gK
Donnerstag 01.12.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Neural Network Potentials cD
Donnerstag 15.12.2022 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Molecular dynamics; the free energy: thermodynamic perturbation theory and thermodynamic integration cD
Donnerstag 12.01.2023 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 The classical fluctuation dissipation theorem cD
Donnerstag 19.01.2023 15:00 -16:30 Seminarraum 18 Kolingasse 14-16, OG02 02.20 Autocorrelation functions and transport properties cD

Art der Leistungskontrolle und erlaubte Hilfsmittel

Mündliche Prüfung. Dauer ca. 30-45 Minuten. Die Studierenden müssen als zentrales Prüfungsthema alle Themen wählen, die von einem der Dozenten behandelt werden. Darüber hinaus müssen Kenntnisse über die Themen der anderen Dozenten nachgewiesen werden.

Mindestanforderungen und Beurteilungsmaßstab

Auf das Kernfach entfallen 70% der erreichbaren Punkte. 30% der zu erreichenden Punkte entfallen auf Themen außerhalb des Kernfachs. 50% der Punkte sind für das Bestehen der Prüfung erforderlich.

Prüfungsstoff

Wie oben beschrieben.

Literatur

Die Literatur wird während der Vorlesung verteilt. Dazu gehören sowohl die in der Vorlesung verwendeten elektronischen Folien als auch handschriftliche Notizen.

Zuordnung im Vorlesungsverzeichnis

M-ERG

Letzte Änderung: Mi 13.12.2023 15:47