Υπολογιστικές μέθοδοι στην Επιστήμη των Υλικών

• Εισαγωγή στα μοντέλα υπολογιστικής προσομοίωσης των υλικών. Χωρική και χρονική ιεράρχηση δομής και διεργασιών των υλικών και σύντομη περιγραφή αντίστοιχων μοντέλων (κβαντομηχανικών, ατομιστικών, μεσοσκοπικών, συνεχούς).
• Θεμελιώδεις γνώσεις για κλασικές προσομοιώσεις. Σύντομη επισκόπηση στοιχείων κλασικής μηχανικής, στατιστικής φυσικής, αριθμητικών μεθόδων ολοκλήρωσης και επίλυσης διαφορικών εξισώσεων.
• Προσομοιώσεις σε ατομικό επίπεδο, μοριακό, νανοκλίμακα. Δυναμικά δια-ατομικής αλληλεπίδρασης.
• Προχωρημένες κβαντομηχανικές μέθοδοι πρώτων αρχών (Hartree-Fock, Moller-Plesset,Coupled Cluster, Πολλαπλής Απεικόνισης)
• Μέθοδος μοριακής δυναμικής. Μέθοδος Monte Carlo. Αρχικές συνθήκες, δημιουργία κρυσταλλικών πλεγμάτων, ατέλειες. Συνοριακές συνθήκες. Μέθοδοι διατήρησης σταθερής θερμοκρασίας ή/και πίεσης.
• Ανάλυση αποτελεσμάτων. Ιδιότητες ισορροπίας, δομικές, μηχανικές, δυναμικές ιδιότητες. Υπολογισμοί ιδιοτήτων συγκεκριμένων υλικών με ρεαλιστικά δυναμικά αλληλεπίδρασης και σύγκριση με πειραματικές τιμές.
• Θεωρία Συναρτησιοειδούς πεδίου.
• Προσομοιώσεις σε μικροσκοπικό, μεσοσκοπικό επίπεδο και στο συνεχές. Μέθοδοι αδρών κόκκων (coarse-grain). Διακριτοποίηση συνεχούς χώρου. Μέθοδοι πεπερασμένων διαφορών και στοιχείων. Εφαρμογές (π.χ., δυναμική εξαρθρώσεων, διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων). Στοιχεία Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής
• Συνδυασμοί μεθόδων. Ταυτόχρονος (concurrent) και ιεραρχημένος (hierarchical) συνδυασμός μοντέλων. Προσομοιώσεις πολλαπλής κλίμακας.
• Υβριδικές Μέθοδοι Κβαντικής Μηχανικής/Μοριακής Μηχανικής (QM/MM, Principles of Molecular/Nano design for applications (drug design, materials))
• Εφαρμογές με ανοιχτούς κώδικες. LAMMPS, Openfoam, VMD,GAMESS,NWCHEM,DALTON.

[Σύντομα θα προστεθεί η σχετική πληροφορία]