KİM693 - MOLEKÜLER ELEKTRONİK YAPI TEORİLERİ I
| Dersin Adı | Kodu | Yarıyılı | Teori (saat/hafta) |
Uygulama (saat/hafta) |
Yerel Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MOLEKÜLER ELEKTRONİK YAPI TEORİLERİ I | KİM693 | Herhangi Yarıyıl/Yıl | 3 | 0 | 3 | 6 |
| Önkoşul(lar)-var ise | Yok | |||||
| Dersin Dili | Türkçe | |||||
| Dersin Türü | Seçmeli | |||||
| Dersin verilme şekli | Yüz yüze | |||||
| Dersin öğrenme ve öğretme teknikleri | Anlatım Tartışma Soru-Yanıt Gösteri Uygulama-Alıştırma | |||||
| Dersin sorumlusu(ları) | Prof. Dr. Uğur Bozkaya | |||||
| Dersin amacı | Dersin amacı modern elektronik yapı teorilerinin temel prensiplerinin ve teorik kimya yazılımlarının arka planındaki yöntem ve algoritmaların öğretilmesidir. | |||||
| Dersin öğrenme çıktıları |
| |||||
| Dersin içeriği | Bu ders kapsamında, elektronik yapı teorileri için gerekli matematiksel altyapı, vektör uzayları, matris digonalizayonu ve varyasyon prensibi, atomik birimler, Born-Oppenheimer yaklaşımı, Pauli prensibi, orbitaller, Slater determinantları, çok elektronlu sistem operatörleri, Slater kuralları, Coulomb ve değiş tokuş operatörleri, ikinci kuantlaşma, spine adapte edilmiş konfigürasyonlar, kısıtlamalı ve kısıtlamasız Hartree-Fock, Roothaan denklemleri, temel set ortogonalizasyon problemi, kendi içinde uyumlu alan yöntemi (SCF), çeşitli SCF algoritmaları, iteratif uzayın doğrudan tersinin alınması (DIIS) işlemi, popülasyon analizi, Slater ve Gaussian tipi temel setler (STO ve GTO), kontrakt edilmiş GTO setleri, kinetik, potansiyel, örtüşme ve iki elektron integral hesaplama yöntemleri, Obara-Saika, Prizma, HeadGordon-Pople, ve Hamilton-Schaefer yöntemleri, Yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ve Kohn-Sham formülasyonu bulunmaktadır. | |||||
| Kaynaklar | A. Szabo and N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry, Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, 1st ed., revised (Dover, New York 1989). T. Helgaker, P. Jorgensen, and J. Olsen, Molecular Electronic-Structure Theory, 1st Ed. (John Wiley & Sons, San Francisco 2000). F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, (Wiley, New York, 1999). | |||||
Haftalara Göre İşlenecek Konular
| Haftalar | Konular |
|---|---|
| 1. Hafta | Vektör uzayları, baz değişimi, matris öz değer problemi ve matris fonksiyonları |
| 2. Hafta | Ortogonal fonksiyonlar, öz fonksiyonlar ve operatörler |
| 3. Hafta | Varyasyon prensibi ve doğrusal varyasyon problemi |
| 4. Hafta | Atomik birimler, Born-Oppenheimer yaklaştırması, antisimetri ve Pauli prensibi |
| 5. Hafta | Spin orbitaller, uzay orbitaller, Slater determinantları, çok elektronlu sistem operatörleri ve matris elemanlarının hesaplanması |
| 6. Hafta | Slater kuralları, ikinci kuantlaşma, spine adapte edilmiş konfigürasyonlar |
| 7. Hafta | Fock operatörü, Coulomb ve değiş tokuş operatörleri, Hartree-Fock (HF) denklemlerinin türetilmesi, Kanonik HF denklemleri |
| 8. Hafta | Orbital enerjileri, Koopman ve Brilliouin teoremleri, Kısıtlamalı HF formülasyonu, Roothaan denklemleri |
| 9. Hafta | Temel set ortogonalizasyonu, kendi içinde uyumlu alan işlemi, Popülasyon analizi |
| 10. Hafta | Kısıtlamasız HF formülasyonu |
| 11. Hafta | Temel setler, Slater ve Gaussian tipi temel setler (STO ve GTO), kontrakt edilmiş GTO setleri, Pople, Dunning, Huzinaga ve Ahlrich temel setleri |
| 12. Hafta | İteratif alt uzayın tersinin alınması işlemi (DIIS) ve karesel yakınsamalı SCF (QC-SCF) |
| 13. Hafta | GTO tipi moleküler integrallerin hesaplanması, Yüksek açısal momentuma sahip fonksiyonlar için özel algoritmalar, Obara-Saika, Prizma, HeadGordon-People ve Hamilton-Schaefer yöntemleri |
| 14. Hafta | Yoğunluk fonksiyoneli teorisi ve Kohn-Sham formülasyonu |
| 15. Hafta | Yerel yoğunluk yaklaştırması (LDA), genelleştirilmiş gradient yaklaştırması (GGA), hibrit fonksiyoneller, meta, meta-hibrit ve bölge ayırımlı fonksiyoneller |
| 16. Hafta | Dönem sonu sınavı |
| 17. Hafta |
Değerlendirme Sistemi
| Yarıyıl içi çalışmaları | Sayısı | Katkı Payı % |
|---|---|---|
| Devam (a) | 0 | 0 |
| Laboratuar | 0 | 0 |
| Uygulama | 0 | 0 |
| Alan Çalışması | 0 | 0 |
| Derse Özgü Staj (Varsa) | 0 | 0 |
| Ödevler | 4 | 25 |
| Sunum | 0 | 0 |
| Projeler | 0 | 0 |
| Seminer | 0 | 0 |
| Ara Sınavlar | 1 | 25 |
| Genel sınav | 1 | 50 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı | 5 | 50 |
| Yarıyıl Sonu Sınavının Başarı Notuna Katkısı | 1 | 50 |
| Toplam | 100 | |
AKTS (Öğrenci İş Yükü) Tablosu
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi | Toplam İş Yükü |
|---|---|---|---|
| Ders Süresi | 15 | 3 | 45 |
| Laboratuvar | 0 | 0 | 0 |
| Uygulama | 0 | 0 | 0 |
| Derse özgü staj (varsa) | 0 | 0 | 0 |
| Alan Çalışması | 0 | 0 | 0 |
| Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi (Ön Çalışma, pekiştirme, vb) | 15 | 3 | 45 |
| Sunum / Seminer Hazırlama | 0 | 0 | 0 |
| Proje | 0 | 0 | 0 |
| Ödevler | 4 | 45 | 180 |
| Ara sınavlara hazırlanma süresi | 1 | 20 | 20 |
| Genel sınava hazırlanma süresi | 1 | 40 | 40 |
| Toplam İş Yükü | 36 | 111 | 330 |
Dersin Öğrenme Çıktılarının Program Yeterlilikleri İle İlişkilendirilmesi
| D.9. Program Yeterlilikleri | Katkı Düzeyi* | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1. Kimya lisans düzeyi yeterliklerini esas alarak fen bilimleri alanında bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirir ve derinleştirir. | X | ||||
| 2. İleri düzeydeki bilimsel araştırmalar sonucunda elde edilen bilgileri analiz ederek, disiplinler arası etkileşimleri belirler. | X | ||||
| 3. Alanında elde ettiği ileri düzeydeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri kullanır. | X | ||||
| 4. Alanında sahip olduğu temel ve ileri düzeydeki bilgileri ilişkilendirir ve disiplinlerarası yeni önerilerde bulunur. | X | ||||
| 5. Alanında sahip olduğu kuramsal ve uygulama bilgilerini kullanarak bilimsel çözüm önerileri ve stratejiler geliştirir. | X | ||||
| 6. Alanıyla ilgili uzmanlık gerektiren bir araştırmada, bireysel ve/veya grup çalışması yürütür. | X | ||||
| 7. Alanıyla ilgili yürüttüğü bireysel veya grup çalışmasında karşılaştığı sorunlarda inisiyatif alarak çözüm üretir. | X | ||||
| 8. Alanında sahip olduğu temel bilgiler ve analitik düşünme yeteneğiyle disiplinler arası çalışmalara katılır. | X | ||||
| 9. Alanındaki bilimsel gelişmeleri takip ederek eksikliklerini belirler ve ileri düzeyde araştırmalar yapabilmek için öğrenme süreçlerini yönlendirir. | X | ||||
| 10. En az bir yabancı dil kullanarak alanındaki yabancı kaynaklara ulaşır, bilgilerini günceller ve dünya çapında meslektaşlarıyla iletişim kurar. | X | ||||
| 11. Alanı ile ilgili veri toplama, yorumlama, uygulama ve duyurma süreçlerini etkin ve güvenli bir şekilde yönetirken toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözetir. | X | ||||
*1 En düşük, 2 Düşük, 3 Orta, 4 Yüksek, 5 Çok yüksek