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Academic Year: 2021/22

33427 - FROM THEORY TO IMPLEMENTATION: TUTORIALS IN THEORETICAL CHEMISTRY

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:
33427 - FROM THEORY TO IMPLEMENTATION: TUTORIALS IN THEORETICAL CHEMISTRY
Degree:
748 -
762 -
Faculty:
104 - Facultad de Ciencias
Academic year:
2021/22

1. Course details

1.1. Content area

 FROM THEORY TO IMPLEMENTATION: TUTORIALS IN THEORETICAL CHEMISTRY

1.2. Course nature

Optional

1.3. Course level

Máster (EQF/MECU 7)

1.4. Year of study

2

1.5. Semester

Second semester

1.6. ECTS Credit allotment

6.0

1.7. Language of instruction

English

1.8. Prerequisites

There are no prerequisites.

1.9. Recommendations

There are no previous recommendations.

1.10. Minimum attendance requirement

Attendance is compulsory.

1.11. Subject coordinator

Nicolas Suaud (University Paul Sabatier Toulouse III). 

1.12. Competences and learning outcomes

1.12.1. Competences

BASIC AND GENERAL

GC02 - Students are able to solve problems and make decisions of any kind under the commitment to the defence and practice of equality policies.

GC04 - Students develop critical thinking and reasoning and know how to communicate in an egalitarian and non-sexist way both orally and in writing, in their own language and in a foreign language.

CB6 - Possess and understand knowledge that provides a basis or opportunity for originality in the development and/or application of ideas, often in a research context.

CB7 - That students know how to apply their acquired knowledge and problem-solving skills in new or unfamiliar environments within broader (or multidisciplinary) contexts related to their area of study.

TRANSVERSALS

CT01 - The student is able to adapt to different cultural environments demonstrating a flexible response to change.

CT03 - The student has the ability to analyse and synthesise in such a way that he/she can understand, interpret and evaluate relevant information, taking responsibility for his/her own learning or, in the future, for the identification of professional opportunities and sources of employment.

CT04 - The student has the ability to generate new ideas based on his/her own decisions.

CT05 - Capacity for reasoning and critical and self-critical reflection as a way to improve the learning process itself and the generation and development of ideas in a professional or research context.

SPECIFIC

SC13 - Students handle the most common programming techniques in physics and chemistry and are familiar with the essential calculation tools in these areas.

SC14 - They are able to develop efficient programmes in Fortran in order to use these tools in their daily work.

SC15 - Understands the basic principles of ab initio methodologies and Density Functional Theory.

SC16 - The student is able to discern between the different existing methods and how to select the most appropriate one for each problem.

SC19 - The student is familiar with the computational techniques that, based on molecular mechanics and dynamics, are the basis for the design of molecules of interest in fields such as pharmacology, petrochemistry, etc.

CE21 - Knows the theories and computational methods for the study of solids and surfaces; critical evaluation of their applicability to problems of catalysis, magnetism, conductivity, etc.

1.12.2. Learning outcomes

Not applicable. 

1.12.3. Course objectives

The aim of this school is to learn how to implement the theory of quantum chemistry in computer code. Therefore, after an introduction to each topic, a lot of time will be spent coding the theory in practical tutorials. Topics include Hückel theory, Hartree-Fock theory, DFT theory, quantum and molecular dynamics, and quantum magnetism.

1.13. Course contents

1. Theory and implementation of the Hartree-Fock (HF) method. 2.

2. Theory and implementation of DFT-based methods.

3. Geometry and topology - building nanoparticles.

4. Study of potential energy surfaces - Molecular dynamics.

5. Quantum magnetism - the Heisenberg model.

6. Quantum dynamics.

7. Low-dimensional carbon structures - the usefulness of simple approaches.

1.14. Course bibliography

-

2. Teaching-and-learning methodologies and student workload

2.1. Contact hours

 

 

 

#Hours

Percentage of face-to-face activities (minimum 33% of the total).

43

Percentage of non-face-to-face activities.

82

2.2. List of training activities

 

 

Face-to-face activities

Nº hours

Theoretical lessons in the classroom

20

Computer-based practices

20

Evaluation activities

3

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

3.1. Regular assessment

The final mark for the course will be based on: 20% final exam of the course and 80% corresponding to the delivery of a report of exercises proposed by the professor.

3.1.1. List of evaluation activities

 

 

Evaluation activity

%

Final exam

20

Exercises

80

 

3.2. Resit

The evaluation will be based on the delivery of a report with the proposed exercises.

3.2.1. List of evaluation activities

 

 

Evaluation activity

%

Exercicses

100

Continuous evaluation

0

4. Proposed workplan

The course will be organized by University Paul Sabatier Toulouse III. 


Curso Académico: 2021/22

33427 - DE LA TEORÍA A LA IMPLEMENTACIÓN: TUTORIALES EN QUÍMICA TEÓRICA


Información del Plan Docente

Código - Nombre:
33427 - DE LA TEORÍA A LA IMPLEMENTACIÓN: TUTORIALES EN QUÍMICA TEÓRICA
Titulación:
748 - Máster Erasmus Mundus en Química Teórica y Modelización Computacional
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

De la teoría a la implementación: tutoriales en química teórica

1.2. Carácter

Optativa

1.3. Nivel

Máster (MECES 3)

1.4. Curso

2

1.5. Semestre

Segundo semestre

1.6. Número de créditos ECTS

6.0

1.7. Idioma

Inglés

1.8. Requisitos previos

No hay.

1.9. Recomendaciones

No hay.

1.10. Requisitos mínimos de asistencia

La asistencia a clases es obligatoria. 

1.11. Coordinador/a de la asignatura

Nicolás Suaud (Universidad Paul Sabatier Toulouse III). 

1.12. Competencias y resultados del aprendizaje

1.12.1. Competencias

BÁSICAS Y GENERALES

CG02 - Los estudiantes son capaces de resolver problemas y tomar decisiones de cualquier índole bajo el compromiso con la defensa y práctica de las políticas de igualdad.

CG04 - Los estudiantes desarrollan un pensamiento y razonamiento crítico y saben comunicarlos de manera igualitaria y no sexista tanto en forma oral como escrita, en su lengua propia y en una lengua extranjera.

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.

TRANSVERSALES

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

CT03 - El/la estudiante posee capacidad de análisis y síntesis de tal forma que pueda comprender, interpretar y evaluar la información relevante asumiendo con responsabilidad su propio aprendizaje o, en el futuro, la identificación de salidas profesionales y yacimientos de empleo.

CT04 - El/la estudiante tiene capacidad de generar nuevas ideas a partir de sus propias decisiones.

CT05 - Capacidad de razonamiento y reflexión crítica y autocrítica como vía para mejorar el propio proceso de aprendizaje y la generación y desarrollo de ideas en un contexto profesional o de investigación.

ESPECÍFICAS

CE13 - Los estudiantes manejan las técnicas más usuales de programación en física y en química y está familiarizado con las herramientas de cálculo esenciales en estas áreas.

CE14 - Es capaz de desarrollar programas eficientes en Fortran con el fin de utilizar dichas herramientas en su trabajo cotidiano.

CE15 - Entiende los principios básicos de las metodologías "ab initio" y Teoría de los Funcionales de la Densidad.

CE16 - El/la estudiante es capaz de discernir entre los diferentes métodos existentes y cómo seleccionar el más adecuado para cada problema.

CE19 - El/la estudiante está familiarizado con las técnicas computacionales que, basadas en la mecánica y dinámica molecular, son la base del diseño de moléculas de interés en campos tales como farmacología, petroquímica, etc.

CE21 - Conoce las teorías y los métodos de cálculo para el estudio de sólidos y superficies; evaluación crítica de su aplicabilidad a problemas de catálisis, magnetismo, conductividad, etc.

1.12.2. Resultados de aprendizaje

No aplica.

1.12.3. Objetivos de la asignatura

El objetivo de esta escuela es aprender a implementar la teoría de la química cuántica en el código informático. Por lo tanto, después de una introducción de cada tema, se dedicará mucho tiempo a codificar la teoría en tutoriales prácticos. Los temas incluyen la teoría de Hückel, la teoría de Hartree-Fock, la teoría del DFT, dinámica cuántica y molecular, y magnetismo cuántico.

1.13. Contenidos del programa

1. Teoría e implementación del método Hartree-Fock (HF).

2. Teoría e implementación de métodos basados en DFT.

3. Geometría y topología - construyendo nanopartículas.

4. Estudio de superficies de energía potencial - Dinámica molecular.

5. Magnetismo cuántico - el modelo de Heisenberg.

6. Dinámica Cuántica.

7. Estructuras de carbono de baja dimensión - la utilidad de los enfoques simples.

1.14. Referencias de consulta

-

2. Metodologías docentes y tiempo de trabajo del estudiante

2.1. Presencialidad

 

 

 

#Horas

Porcentaje de actividades presenciales (mínimo 33% del total).

43

Porcentaje de actividades no presenciales.

82

 

 

2.2. Relación de actividades formativas

 

 

Actividades presenciales

Nº horas

Clases teóricas en aula

20

Practicas con medios informáticos

20

Actividades de evaluación

3

3. Sistemas de evaluación y porcentaje en la calificación final

3.1. Convocatoria ordinaria

La nota final de la asignatura se basará en: 20% examen final de la asignatura y un 80% correspondiente a la entrega de un informe de ejercicios propuestos por el profesor.

3.1.1. Relación actividades de evaluación

 

 

Actividad de evaluación

%

Examen final

20

Ejercicios propuestos

80

3.2. Convocatoria extraordinaria

La evaluación se basará en la entrega de un informe con los ejercicios propuestos. 

3.2.1. Relación actividades de evaluación

 

 

Actividad de evaluación

%

Ejercicios propuestos.

100

Evaluación continua

0

4. Cronograma orientativo

El curso estará organizado por la Universidad Paul Sabatier Toulouse III.