Programma
Richiami di meccanica statistica.
Simulazioni di Dinamica Molecolare Classica: idea, concetti, equazioni del moto, algoritmi e applicazioni.
Simulazioni in differenti ensembe meccanico-statistici.
Metodi Monte Carlo.
Calcolo delle proprietà strutturali, cinetiche e termodinamiche dirette. Convergenza ed affidailità di proprietà calcolate.
Calcolo dell’energia libera. Metodi di campionamento avanzato.
Metodi misti QM/MM: idea, concetti, sviluppi ed applicazioni.
Cenni di programmazione ed interazione con il computer: linguaggi e terminale.
Calcolo avanzato in ambito scientifico.
Algoritmi di deep learning in ambito chimico e biofisico.
Prerequisiti
Prerequisiti necessari per un apprendimento consapevole degli argomenti proposti nell'insegnamento sono la termodinamica classica (i tre principi, equilibrio chimico, termodinamica delle soluzioni, transizioni di fase), la termodinamica statistica (principi, insieme statistici di equilibrio, funzione di ripartizione microcanonica e canonica, modello gas perfetto), la meccanica quantistica (principi, modelli semplici come oscillatore armonico, particella in una buca di potenziale, rotatore rigido, sistemi atomici e molecolari a singolo elettrone, cenni riguardo la risoluzione dell'equazione di Schrødinger per sistemi poli-elettronici), le spettroscopie classiche (vibrazionale, elettronica, di fluorescenza, di risonanza magnetica nucleare). Inoltre, lo studente deve avere familiarità con le conoscenze di base dell'analisi matematica (derivate e derivate parziali, differenziali, integrali ed equazioni differenziali, serie semplici) e della fisica (meccanica, elettrostatica ed elettromagnetismo).
Testi di riferimento
Frenkel and Smith, Understanding Molecular Simulations
Frequenza
La modalità di frequenza è frontale /tradizionale
Modalità di esame
La valutazione avverrà attraverso una prova orale in cui lo studente dovrà discutere le tecniche utilizzate per lo studio di sistemi complessi trattati a lezione (principi delle tecniche e metodologia di applicazione). Verrà valutata la capacità di analisi, di sintesi e chiarezza di espressione dello studente. Verranno discussi sistemi semplici, ma significativi, per valutare la capacità dello studente di inquadrarli nel giusto contesto e di scegliere le corrette metodologie di studio.
Modalità di erogazione
Il corso si sviluppa in 48 ore. Una parte di queste saranno dedicate alla trattazione teorica degli argomenti proposti nel programma (modelli teorici, dimostrazioni, applicazioni e limiti delle equazioni ottenute, tecniche e metodologie di indagine dei sistemi complessi) in cui verranno proposti diversi sistemi di cui verranno discusse modalità e tecniche di studio. Inoltre, sono previste esercitazioni computazionali di alcuni sistemi modello (es. liquidi, soluzioni, proreine, DNA, complessi biomolecolari…) nelle quali lo studente applicherà direttamente le metodologie discusse in aula.
