آموزش نظریه تابعی چگالی (DFT): تئوری و شبیه‌سازی - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه Introduction

• مقدمه Introduction

نظریه تابعی چگالی (DFT) Density Functional Theory

• چگالی در مقابل تابع موج Density vs Wavefunction

• هامیلتونی بر اساس چگالی Hamiltonian from Density

• اولین قضیه هوهنبرگ و کوهن First Hohenberg and Kohn Theorem

• دومین قضیه هوهنبرگ و کوهن Second Hohenberg and Kohn Theorem

• تابعی توماس-فرمی Thomas Fermi Functional

• منبع خطا در مدل توماس-فرمی Source of error in Thomas Fermi Model

• تقریب اسلیتر برای تبادلی-همبستگی Slater approximation to exchange correlation

• مدل کوهن-شام Kohn-Sham Model

• تابعی تبادلی-همبستگی Exchange Correlational functional

• تابعی تبادلی-همبستگی (بخش دوم) Exchange Correlation functional II

• اوربیتال‌های کوهن-شام Kohn Sham Orbitals

• اپراتور کوهن-شام و مقایسه با HF Kohn Sham Operator and Comparison with HF

• حل اوربیتال‌های کوهن-شام Solving the Kohn Sham Orbitals

• DFT کوهن-شام و تابعی‌های تقریب تبادلی-همبستگی Kohn Shamd DFT and Approximate exchange correlation functionals

طبقه‌بندی تابعی‌های DFT Classification of DFT functionals

• رویکردهای تجربی در مقابل غیرتجربی برای تابعی‌های DFT Empirical vs Non-Empirical Approaches to DFT functionals

• رویکرد تقریب چگالی محلی (LDA) Local density approximation (LDA) approach

• تابعی‌های تبادلی-همبستگی رویکرد گرادیان تعمیم‌یافته (GGA) Generalized Gradient Approach (GGA) exchange correlation functionals

• متا GGA Meta-GGA

• تابعی‌های هیبریدی Hybrid functionals

نصب و نکات کلی Installation and General Comments

• نکات کلی درباره دوره General comments about the course

• روش‌ها و نرم‌افزارهای شیمی محاسباتی Computational Chemistry Methods and Softwares

• نصب Gaussian و GaussView Installation of Gaussian and GaussView

• تنظیمات نمایش در GaussView Display Setting in GuassView

• نصب نرم‌افزار Multiwfn Installation of Multiwfn software

• نصب نرم‌افزار VMD Installation of VMD software

تنظیم محاسبات در GaussView Setting up calculations in GaussView

• تنظیم فایل ورودی (Input) برای DFT Setting up a DFT input file

• انتخاب تابعی DFT برای محاسبه Choosing DFT functional for calculation

• دستورات link0 و نقش آن‌ها در فایل ورودی link0 commands and their role in input file

• مقابله با بهینه‌سازی‌های دشوار Dealing with difficult optimizations

• دستورات Symmetry و Guess Symmetry and Guess commands

• حلال در فایل ورودی Solvent in input file

• کلمات کلیدی برای تابعی‌های مختلف DFT Keywords for different DFT functionals

• اتصال اتم‌ها در فایل ورودی Connectivity of atoms in input file

• درک متدولوژی DFT از یک مقاله پژوهشی Understanding DFT methodology from a research article

تحلیل فایل خروجی بهینه‌سازی و فرکانس بنزن با DFT Analyzing the ouptfile of Benzene optimization and frequency with DFT

• خلاصه بهینه‌سازی Summary of the optimization

• فرآیند بهینه‌سازی در GaussView Optimization Process in GaussView

• طیف مادون قرمز/تحلیل ارتعاشی در GaussView Infrared spectrum/vibrational analysis in GaussView

• تحلیل بار در GaussView Charge Analysis GaussView

• ارزیابی معیارهای همگرایی (در WordPad) Convergence Criteria Evaluation (in WordPad)

• انرژی و گشتاورهای چندقطبی Energy and Multipole Moments

• طیف مادون قرمز و تحلیل ارتعاشی (WordPad) Infrared spectrum and Vibrational analyssi (wordpad)

• تحلیل ترمودینامیکی (نقطه صفر، آنتالپی، انرژی‌های گرمایی و گیبس) Thermodynamic analysis (zero point, Enthalpy, Thermal and Gibbs Free energies)

ترسیم ساختارها در GaussView برای اجرای محاسبات Drawing Structures in GaussView for running calculations

• ابزارهای ترسیم کلی در GaussView General Drawing Tools in GaussView

• ترسیم یک هیدروکربن خطی (n-پنتان) Drawing a linear hydrocarbon (n-Pentane)

• ترسیم یک کمپلکس فلز واسطه (تتراکلرید نیکل) Drawing a transition metal complex (Nickel tetrachloride)

• ترسیم یک مولکول بینافتول با جایگزین‌های نیترو و اتیل Drawing a binaphthylene molecule with nitro and ethyl substituents

• تری‌پپتید گلیسین Tripeptide of glycine

مجموعه پایه و تبادل مجموعه پایه Basis set and basis set exchange

• اوربیتال‌های مولکولی و ترکیب خطی توابع پایه Molecular orbitals and linear combination of basis functions

• تابع پایه نوع اسلیتر (مرکز-اتم) Slater type basis function (Atom centered)

• تابع پایه نوع گوسی (مرکز-اتم) Gaussian type basis function (atom centered)

• تابع گوسی منقبض شده Contracted Gaussian Function

• رفتارهای گرهی و زاویه‌ای Nodal and Angular behavior

• مجموعه پایه: Single Zeta Basis set: Single Zeta

• مجموعه پایه Single Zeta: STO NG Single Zeta basis set: STO-NG

• مجموعه پایه Multiple Zeta Multiple Zeta Basis set

• مجموعه‌های پایه Split Valence (نوع Pople) Split Valence Basis sets (Pople's Type basis sets)

• تابع قطبش (Polarization function) Polarization function

• مثال: محاسبه تابع پایه برای اکسیژن در 6-311G(d,p) Example: calculation of basis function for oxygen at 6-311G(d,p)

• تابع پخش (Diffuse function) Diffuse function

• جمع‌بندی نهایی: کدام مجموعه پایه را انتخاب کنم؟ Final thoughts: which basis set should I choose

• مجموعه‌های پایه موج تخت (Plane Wave) Plane Wave basis sets

• مجموعه‌های پایه شبه‌پتانسیل (Effective Core Potential) Pseudopotential (Effective core potential) basis sets

• استفاده از مجموعه پایه ترکیبی در محاسبه: مثال PtCl4 Using Mix basis set in a calculation: PtCl4 example

• وارد کردن مجموعه پایه در Gaussian (استفاده از مجموعه‌های موجود نبودن در Gaussian) Basis set import in Gaussian (using basis set which is not avilable in Gaussian)

• تبادل مجموعه پایه (بخش دوم) Basis set exchange (Part II)

خواص طیف‌سنجی از طریق DFT Spectroscopic Properties through DFT

• فاکتورهای مقیاس‌بندی برای طیف مادون قرمز Scaling factors for Infra Red spectrum

• محاسبات NMR با روش‌های DFT NMR calculations with DFT methods

• تحلیل طیف NMR Analyzing NMR spectrum

• فاکتور مقیاس‌بندی برای محاسبات NMR Scaling factor for NMR calculations

• محاسبات UV-Vis با DFT و تحلیل نتایج UV Vis calculations with DFT and the analysis of results

• طیف‌سنجی فلورسانس با DFT Fluorescence spectroscopy with DFT

• تحلیل فایل خروجی فلورسانس Analyzing fluorescence output file

تحلیل برهم‌کنش‌ها Interactions analysis

• اصلاح پراکندگی و محاسبه با تابعی‌های اصلاح‌شده پراکندگی Dispersion correction and calculation with dispsersion corrected functionals

• خطای super-position مجموعه پایه (BSSE) Basis set superposition error (BSSE)

• تحلیل مقاله پژوهشی برای محاسبات BSSE Research article analysis for BSSE calculations

• تنظیم محاسبات خطای BSSE (روش Counterpoise) Basis set superposition error calculations setup (Counterpoise method)

• استخراج انرژی‌های برهم‌کنش خام و اصلاح‌شده BSSE Exctracting raw and BSSE corrected interaction energies

• راهنمای استفاده از Multiwfn برای تحلیل Guide to use Multiwfn for analysis

• نحوه تولید فایل wfn برای استفاده در multiwfn How to generate a wfn file for use in multiwfn

• تحلیل تجزیه انرژی (EDA) برای سهم کمی اجزاء Energy decomposition analysis (EDA) for quantitative contribution of components

• تحلیل شاخص برهم‌کنش غیرکووالانسی (NCI) I: پردازش با Multiwfn Non-covalent Interaction Index Analysis (NCI) I Pocessing with Multiwfn

• NCI II: ترسیم سه بعدی با VMD NCI II 3D Plot with VMD

• NCI III: پردازش داده‌های نمودار دو بعدی با MS Excel NCI III Process 2D plot data with MS Excel

• NCI IV: نمودار دو بعدی با GNU plot NCI IV 2D PLot with GNU plot

• NCI V: نمودار دو بعدی با GIMP NCI V 2D Plot with GIMP

• تفسیر نتایج NCI NCI Results Interpretation

• تحلیل نظریه کوانتومی اتم‌ها در مولکول‌ها (QTAIM): بخش اول (Multiwfn) Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM) analysis: Part I (Multiwfn)

• QTAIM 2: تحلیل BCP با اکسل QTAIM 2: Analyzing BCP with Excel

• QTAIM 3: ترسیم با VMD QTAIM 3: Plotting with VMD

• تفسیر نتایج QTAIM QTAIM Results Interpretation

خواص الکترونی (بنیادین) Electronic Properties (fundamental)

• محاسبات برای تحلیل اوربیتال‌ها از طریق DFT Calculations for orbitals analysis through DFT

• تحلیل اوربیتال از طریق ویرایشگر اوربیتال Orbtial analysis through orbital editor

• گزینه Guess = mix برای سیستم‌های دارای آلودگی اسپین Guess = mix option for spin contaminated systems

• پتانسیل الکترواستاتیک مولکولی (MESP) Molecular Electrostatic Potential (MESP)

خواص الکترونی پیشرفته Advanced Electronic Properties

• تفاوت چگالی الکترونی Electron Density Difference

• تابع بومی‌سازی الکترون (ELF) Electron localization Function (ELF)

• تحلیل چگالی حالت‌ها (DOS) Density of state analysis

خواص نوری غیرخطی Nonlinear Optical Properties

• اثر الکترواپتیک پوکلز و تولید هارمونیک دوم Electro-optic Pockels effect and second Harmonic Generation

• اثر الکترواپتیک dc Kerr و تولید هارمونیک دوم القا شده توسط میدان الکتریکی Electrooptic dc Kerr effect and electric field induced second harmonic generatio