Hauptinhalt

Vorlesungen

TC-4a

Die folgende Vorlesung findet im WS 2023/24 statt und wird im Rahmen der Modulreihe TC-4a gehalten.

Statistical Thermodynamics and Free Energy Computation

Chemical processes happen frequently at constant temperatures and pressures and their spontaneity and equilibrium must be judged using free energies (Helmholtz, Gibbs, Landau). But how can these thermodynamic potentials be computed from the energies resulting from conventional quantum chemical calculations?

In this lecture, we introduce the field of statistical thermodynamics, which establishes this connection, as well as as several modern methods to compute free energies in gas phases and condensed matter. After a short review of the most important theoretical concepts of traditional thermodynamics, we introduce a modern concept of entropy, based on information theory. Subsequently, we discuss the concept of an ensemble and apply our newly acquired knowledge to typical quantum mechanical model systems, establishing the foundation for the rigid-rotor/harmonic oscillator (RRHO) approximation of polyatomic gases. We conclude this lecture with a discussion of computer simulation techniques and enhanced sapling methods used to estimate free energies in condensed phases.

Vergangene Veranstaltungen:

Vorlesung: Moleküldynamik: Moleküldynamik-(MD)-Simulation ist eine Technik mit der die Bewegung von Atomen und Molekülen simuliert werden kann sowie zur Gewinnung von Stichproben aus dem Phasenraum eines molekularen Systems. Die Technik ist konzeptionell einfach und liefert beispiellose mikroskopische Einsicht in chemische Systeme. Eine der größten Herausforderungen der aktuellen Forschung ist die Analyse der Fülle von Daten, welche aus MD-Simulationen gewonnen werden.

In dieser Vorlesung stellen wir die Grundlagen der Molekulardynamik sowie ausgewählter Analysetechniken vor.