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Academic Year: 2021/22

32525 - SYMMETRY IN ATOMS, MOLECULES AND SOLIDS

This is a non-sworn machine translation intended to provide students with general information about the course. As the translation from Spanish to English has not been post-edited, it may be inaccurate and potentially contain errors. We do not accept any liability for errors of this kind. The course guides for the subjects taught in English have been translated by their teaching teams


Teaching Plan Information

Code - Course title:
32525 - SYMMETRY IN ATOMS, MOLECULES AND SOLIDS
Degree:
616 - Máster en Química Teórica y Modelización Computacional (2013)
651 - Máster Erasmus Mundus en Química Teórica y Modelización Computacional
748 -
751 - Máster en Química Teórica y Modelización Computacional Europeo
762 -
Faculty:
104 - Facultad de Ciencias
Academic year:
2021/22

1. Course details

1.1. Content area

Symmetry in atoms, molecules and solids.

1.2. Course nature

Compulsory

1.3. Course level

Máster (EQF/MECU 7)

1.4. Year of study

1

1.5. Semester

616-Annual o First semester
762-Annual o First semester
651-Annual o First semester
748-Annual o First semester
621-Annual
751-Annual o First semester

1.6. ECTS Credit allotment

5.0

1.7. Language of instruction

English

1.8. Prerequisites

There are no previous prerequisites.

1.9. Recommendations

There are no recommendations.

1.10. Minimum attendance requirement

Attendance is mandatory.

1.11. Subject coordinator

1.12. Competences and learning outcomes

1.12.1. Competences

BASIC AND GENERAL COMPETENCES

CB6 – Students possess and understand knowledge that provides a basis or opportunity to be original in the development and/or application of ideas, often in a research context.

CB7 - Students know how to apply the acquired knowledge and their problem solving capacity in new or little known environments within broader (or multidisciplinary) contexts related to their area of ​​study.

CB8 - Students are able to integrate knowledge and face the complexity of making judgments from information that, incomplete or limited, includes reflections on social and ethical responsibilities linked to the application of their knowledge and judgments.

CB9 - Students know how to communicate their conclusions and the knowledge and reasons that support them to specialized and non-specialized audiences in a clear and unambiguous way.

CB10 - Students possess the learning skills that allow them to continue studying in a way that will be self-directed or autonomous.

CG01 - Students are able to foster, in academic and professional contexts, technological and scientific progress within a society based on knowledge and respect for: a) fundamental rights and equal opportunities between men and women, b) The principles of equal opportunities and universal accessibility for persons with disabilities, and c) the values ​​of a culture of peace and democratic values.

 

CROSS-COMPREHENSIVE COMPETENCES

CT01 - Students are able to adapt their selves to different cultural environments by demonstrating that they are able to respond to change with flexibility.

 

SPECIFIC COMPETENCES

CE11 - Students possess the necessary mathematical basis for the correct treatment of the symmetry in atoms, molecules and solids, with emphasis in the possible applications.

CE17 - Students understand and manage the mathematical tools required for the development of theoretical chemistry both in fundamental aspects and applications

1.12.2. Learning outcomes

To provide the students with the mathematical background necessary to adequately treat the symmetry in atoms, molecules and solids with special emphasis in posible applications.

1.12.3. Course objectives

-

1.13. Course contents

1. Group theory and symmetry

  • Introduction to abstract group theory
  • Introduction to representation theory
  • Matrix representations of symmetry groups
  • Irreducible representations

2. Symmetry in molecules

  • Groups and representations in quantum mechanics
  • Application of group theory in quantum chemistry
  • Rotation group SO(3)

3. Symmetry in solids

  • Space-group symmetry
  • Isotropic and anisotropic structures
  • Reciprocal lattice of a Bravais lattice
  • Application to electronic wavefunctions

1.14. Course bibliography

Charles C. Pinter A Book of Abstract Algebra, Dover, (New York) 2010.

Roy Mc Weeny Symmetry. An Introduction to Group Theory and its Applications, Dover (New York) 2002.

Philip R. Bunker Molecular Symmetry and Spectroscopy, Academic Press (London) 1979.

D.M. Bishop, Group Theory and Chemistry. Clarendon Press (New York) 1973.

D. Schonland, Molecular Symmetry. An introduction to Group Theory and it uses in Chemistry, Van Nostrand 1965.

M. Tinkham. Group Theory and Quantum Mechanics. MacGraw Hill (New York) 1974.

Dove, Structure and Dynamics. Oxford University Press (Oxford) 2003.

C. Hammond. The Basics of Crystallography and Diffraction. Oxford University Press (Oxford) 2001.

C. Kittel. Introduction to Solid State Physics. Wiley (New York) 2004.

N.W. Ashcroft y N.D. Mermin. Solid State Physics. Saunders College () 1976.

M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus y A. Jorio, Group Theory: Applications to the Physics of Condensed Matter, Springer (2008).

2. Teaching-and-learning methodologies and student workload

2.1. Contact hours

 

# hours

Contact hours (minimum 33%)

40

Independent study time

85

2.2. List of training activities

Activity

# hours

Lectures

20

Seminars

20

Practical sessions

 

Clinical sessions

 

Computer lab

 

Laboratory

 

Work placement

 

Supervised study

 

Tutorials

 

Assessment activities

 

Other

 

 

Lecture: The Professor will deliver lectures about the theoretical contents of the course during two-hour sessions. The presentations will be based on the different materials available at the Moodle platform.

Network teaching: All the tools available at the Moodle website (https://posgrado.uam.es) will be used (uploading of teaching materials, utilization of work team strategies, wiki, blogs, e-mail, etc.).

Tutoring sessions: The professor can organize either individual or group tutoring sessions about particular topics and questions raised by students.

Online Seminars: After the lecturing period, online seminars between the Professor and the students will be arranged at the virtual classroom in order to discuss the results being obtained, the potential problems and difficulties in using the various methodologies as well as to supervise the preparation of the required reports .

3. Evaluation procedures and weight of components in the final grade

3.1. Regular assessment

The knowledge acquired by the student will be evaluated along the course. The educational model to follow will emphasize a continuous effort and advance in training and learning.

The final student mark will be based on exercises that must be done during the course and tests carried out mid-semester and at the end of the course. The next criteria will be followed for assessment of student exercises:

  • 50 % Symmetry in atoms and molecules
    • Resolution of problems that will be specified throughout  the course. The problems will be of mixed nature, involving both practical and theoretical aspects.
  • 50 % Symmetry in solids
    • 30% solution of 2 standard problems associated to the theory provided before the intensive course and to be handed out during the intensive course.
    • 20% solution of an advanced exercise using computational resources, both a program to calculate band structures and the Bilbao crystallographic server.

3.1.1. List of evaluation activities

Evaluatory activity

%

Final exam

 

Continuous assessment

 

3.2. Resit

The student will have to face a final exam, including both theory and practical exercises.

The student mark will be obtained from:

  • 70% from the final exam,
  • 30% from the individual work.

3.2.1. List of evaluation activities

Evaluatory activity

%

Final exam

70

Continuous assessment

30

4. Proposed workplan

Please, check the official schedule posted on the master website.


Curso Académico: 2021/22

32525 - SIMETRÍA EN ÁTOMOS, MOLÉCULAS Y SÓLIDOS


Información del Plan Docente

Código - Nombre:
32525 - SIMETRÍA EN ÁTOMOS, MOLÉCULAS Y SÓLIDOS
Titulación:
616 - Máster en Química Teórica y Modelización Computacional (2013)
651 - Máster Erasmus Mundus en Química Teórica y Modelización Computacional
748 - Máster Erasmus Mundus en Química Teórica y Modelización Computacional
751 - Máster en Química Teórica y Modelización Computacional Europeo
762 - Máster en Química Teórica y Modelización Computacional (2021)
Centro:
104 - Facultad de Ciencias
Curso Académico:
2021/22

1. Detalles de la asignatura

1.1. Materia

Simetría en átomos, moléculas y sólidos.

1.2. Carácter

Obligatoria

1.3. Nivel

Máster (MECES 3)

1.4. Curso

1

1.5. Semestre

616-Anual o Primer semestre
762-Anual o Primer semestre
651-Anual o Primer semestre
748-Anual o Primer semestre
621-Anual
751-Anual o Primer semestre

1.6. Número de créditos ECTS

5.0

1.7. Idioma

English

1.8. Requisitos previos

No hay.

1.9. Recomendaciones

No hay.

1.10. Requisitos mínimos de asistencia

La asistencia a las clases es obligatoria.

1.11. Coordinador/a de la asignatura

1.12. Competencias y resultados del aprendizaje

1.12.1. Competencias

BÁSICAS Y GENERALES

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

CG01 - Los estudiantes son capaces de fomentar, en contextos académicos y profesionales, el avance tecnológico y científico dentro de una sociedad basada en el conocimiento y en el respeto a: a) los derechos fundamentales y de igualdad de oportunidades entre hombres y mujeres, b) los principios de igualdad de oportunidades y accesibilidad universal de las personas con discapacidad y c) los valores propios de una cultura de paz y de valores democráticos.

TRANSVERSALES

CT01 - El/la estudiante es capaz de adaptarse a diferentes entornos culturales demostrando que responde al cambio con flexibilidad.

ESPECÍFICAS

CE11 - El/la estudiante posee la base matemática necesaria para el correcto tratamiento de la simetría en átomos, moléculas y sólidos, con énfasis en las posibles aplicaciones.

CE17 - Los estudiantes comprenden y manejan las herramientas matemáticas requeridas para el desarrollo de la Química Teórica en sus aspectos fundamentales y sus aplicaciones.

1.12.2. Resultados de aprendizaje

Dotar al alumno de la base matemática necesaria para el correcto tratamiento de la simetría en átomos, moléculas y sólidos, con énfasis en las posibles aplicaciones.

1.12.3. Objetivos de la asignatura

-

1.13. Contenidos del programa

1. Teoría de Grupos y simetría

  • Introducción a la teoría de grupos abstractos
  • Introducción a la teoría de representaciones
  • Representaciones matriciales de grupos de simetría
  • Representaciones irreducibles

2. Simetría en moléculas

  • Grupos y representaciones en mecánica cuántica
  • Aplicaciones de la teoría de grupos en química cuántica
  • Grupo de rotaciones SO(3)

3. Simetría en Sólidos

  • Grupos espaciales
  • Estructuras isótropas y anisótropas
  • Red recíproca de una red de Bravais.
  • Aplicación a funciones de onda electrónicas

1.14. Referencias de consulta

Charles C. Pinter A Book of Abstract Algebra, Dover, (New York) 2010

Roy Mc Weeny Symmetry. An Introduction to Group Theory and its Applications, Dover (New York) 2002

Philip R. Bunker Molecular Symmetry and Spectroscopy, Academic Press (London) 1979

D.M. Bishop, Group Theory and Chemistry. Clarendon Press (New York) 1973

D. Schonland, Molecular Symmetry. An introduction to Group Theory and it uses in Chemistry, Van Nostrand 1965

M. Tinkham. Group Theory and Quantum Mechanics. MacGraw Hill (New York) 1974 Dove, Structure and Dynamics. Oxford University Press (Oxford) 2003

C. Hammond. The Basics of Crystallography and Diffraction. Oxford University Press (Oxford) 2001

C. Kittel. Introduction to Solid State Physics. Wiley (New York) 2004

N.W. Ashcroft y N.D. Mermin. Solid State Physics. Saunders College () 1976

M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus y A. Jorio, Group Theory: Applications to the Physics of Condensed Matter, Springer (2008)

2. Metodologías docentes y tiempo de trabajo del estudiante

2.1. Presencialidad

 

#horas

Porcentaje de actividades presenciales (mínimo 33% del total)

40

Porcentaje de actividades no presenciales

85

2.2. Relación de actividades formativas

Actividades presenciales

Nº horas

Clases teóricas en aula

20

Seminarios

20

Clases prácticas en aula

 

Prácticas clínicas

 

Prácticas con medios informáticos

 

Prácticas de campo

 

Prácticas de laboratorio

 

Prácticas externas y/o practicum

 

Trabajos académicamente dirigidos

 

Tutorías

 

Actividades de evaluación

 

Otras

 

 

Lección Magistral: El profesor expondrá los contenidos del curso en sesiones presenciales de dos horas basándose en los materiales docentes publicados en la plataforma Moodle.

Docencia en red. Se utilizará las distintas herramientas que ofrece la plataforma Moodle (https://posgrado.uam.es). Publicación de contenidos de la asignatura, herramientas de trabajo en grupo: foros de discusión y wiki, correo electrónico

Tutorías. El profesor realizará tutorías individuales o con grupos reducidos sobre cuestiones puntuales que los estudiantes puedan plantear.

Seminarios online. Con posterioridad a las clases expositivas, se realizarán seminarios online para discutir los resultados obtenidos en los trabajos propuestos, las dudas sobre las metodologías empleadas, y supervisar la preparación de los informes elaborados por los estudiantes.

3. Sistemas de evaluación y porcentaje en la calificación final

3.1. Convocatoria ordinaria

Los conocimientos adquiridos por el estudiante serán evaluados a lo largo de todo el curso, intentando que el estudiante avance de forma regular y constante en la asimilación de los contenidos de la asignatura.

La nota final de la asignatura se basará en los ejercicios, trabajos y discusión de los mismos que se irá realizando durante el curso además de test llevados a cabo a mitad y final del curso. Dichos trabajos se puntuarán en base a los siguientes porcentajes:

  • 50 % Simetría en átomos y moléculas
    • resolución de problemas de carácter práctico y/o teórico relacionados con la asignatura que se especificarán durante el curso.
  • 50 % Simetría en sólidos cristalinos
    • 30% realización de resolución de 2 problemas estándar relacionados con la asignatura y que se entregarán durante el curso intensivo
    • 20% realización de 1 ejercicio avanzados a llevar a cabo con ordenador usando un código libre para el cálculo de estructuras de bandas así como herramientas disponibles en internet (servidor de cristalografía de Bilbao).

 

3.1.1. Relación actividades de evaluación

Actividad de evaluación

%

Examen final (máximo 70% de la calificación final o el porcentaje que figure en la memoria)

 

Evaluación continua

 

3.2. Convocatoria extraordinaria

Se realizará un examen final único que será de carácter teórico y que abarcará los contenidos de toda la asignatura. La puntuación en la convocatoria extraordinaria se realizará en base a los siguientes porcentajes:

    • 70% el examen final,
    • 30% Realización de un informe crítico de las prácticas realizadas o de ejercicios relacionados con la asignatura.

 

3.2.1. Relación actividades de evaluación

Actividad de evaluación

%

Examen final (máximo 70% de la calificación final o el porcentaje que figure en la memoria)

70

Evaluación continua

30

4. Cronograma orientativo

Por favor, comprobar el horario oficial publicado en la página web del Máster.