Модуль 1а. Введение. Волновая функция водородоподобных атомов. Общие принципы описания многоэлектронных систем. Понятие орбитали.
Модуль 1б. Практика. Основы работы в операционной системе Linux. Установка и основные принципы использования квантово-химических программ Molcas и ORCA.
Модуль 2. Молекулярная система координат. Понятие молекулярной орбитали и метод МО-ЛКАО. Атомные базисные наборы.
Модуль 3а. Построение многоэлектронной волновой функции из одноэлектронных волновых функций (орбиталей). Основные подходы к решению уравнения Шредингера. Метод самосогласованного поля. Ограниченный и неограниченный методы Хартри — Фока.
Модуль 3б. Практика. Расчет электронной энергии молекулы водорода. Расчет электронной энергии триплетного состояния для молекул водорода и кислорода. Расчет энергии диссоциации молекулы водорода. Использование графических программ для визуализации результатов квантово-химических расчетов.
Модуль 4а. Пост-Хартри-Фоковские методы. Метод теории возмущений (MP2) и метод связанных кластеров (CCSD(T)).
Модуль 4б. Практика. Расчет энергии диссоциации молекулы фтороводорода пост-Хартри-Фоковскими ab initio методами (MP2, CCSD(T)).
*Модуль 5а. Методы наложения конфигураций (конфигурационного взаимодействия) — CIS, CISD, CISDT, CISDTQ. Метод полного конфигурационного взаимодействия: Full Configuration Interaction (FCI). Многоконфигурационный метод самосогласованного поля. Multiconfigurational Self Consistent Field (MCSCF). Методы CASSCF и CASPT2.
*Модуль 5б. Практика. Расчет энергии диссоциации молекулы фтороводорода пост-Хартри-Фоковскими ab initio методами (CISDT, CISDTQ, MCSCF, CASSCF, CASPT2).
Модуль 6а. Понятие электронной плотности. Основы методов функционала плотности (DFT). Электрон-электронное взаимодействие. Виды электронной корреляции.
Модуль 6б. Практика. Расчет энергии диссоциации двухатомных молекул с использованием различных функционалов плотности.
Модуль 7а. Приближение Борна — Оппенгеймера. Понятие поверхности потенциальной энергии.
Модуль 7б. Практика. Расчет поверхность потенциальной энергии для молекулы фтороводорода различными ab initio и DFT методами.
Модуль 8а. Виды стационарных точек на поверхности потенциальной энергии. Принципы расчета градиентов и матриц Гессе. Основные подходы к оптимизации геометрии молекул.
Модуль 8б. Практика. Расчет градиентов и матриц Гессе и оптимизация различных молекулярных систем с использованием программ ORCA и Molcas.
Модуль 9.1а. Движение ядер вблизи точки равновесия. Колебательные спектры.
Модуль 9.1б. Практика. Расчет энергии перехода между колебательными уровнями для двухатомных и многоатомных молекул.
Модуль 9.2а. Макроскопические свойства ансамблей молекул. Энергия Гиббса, энтальпия, энтропия.
Модуль 9.2.б. Практика. Расчет энтальпии, энтропии и энергии Гиббса.
Модуль 9.3.а. Методы учета растворителя в квантово-химических расчетах.
Модуль 9.3.б. Расчет разницы энергий Гиббса и относительной стабильности различных изомеров в газовой фазе и растворителе.
Модуль 10а. Основные принципы моделирования химических реакций. Подходы к оптимизации переходных состояний. Путь реакции и реакционная координата.
Модуль 10б. Практика. Расчет сканов поверхности потенциальной энергии. Оптимизация переходных состояний. Расчет координаты для набора реакций в газовой фазе и растворителе.
*Модули, отмеченные звездочкой, — для углубленного изучения темы.