Module Handbook

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Notes on the module handbook of the department Chemistry

Hinweis zum Feld "Anmeldung": In "Corona-Zeiten" ist - teils abweichend von den Angaben im Feld "Anmeldung"- meist eine Anmeldung im KIS erforderlich. Die aktuellen Regelungen finden Sie unter https://www.chemie.uni-kl.de/studium/digital/

Module CHE-MM-CH_ThC_VM1-M-5

Vertiefungsmodul_a: MO-Theorie und relativistische Quantenchemie (M, 8.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
CHE-MM-CH_ThC_VM1-M-5 Vertiefungsmodul_a: MO-Theorie und relativistische Quantenchemie 8.0 CP (240 h)

Basedata

CP, Effort 8.0 CP = 240 h
Position of the semester 1 Sem. in WiSe
Level [5] Master (Entry Level)
Language [DE] German
Module Manager
van Wüllen, Christoph, Prof. Dr. (PROF | DEPT: CHE)
Lecturers
van Wüllen, Christoph, Prof. Dr. (PROF | DEPT: CHE)
Area of study [CHE-ThC] Theoretical Chemistry
Reference course of study [CHE-88.32-SG] M.Sc. Chemistry
Livecycle-State [NORM] Active

Module Part #A "Vorlesungen Post-Hartree-Fock-Methoden & Relativistische Quantenchemie" (Obligatory, 6.0 LP)

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part 		Presence-Time /
Self-Study 		SL SL is
required for exa. 		PL CP Sem.
2V CHE-600-010-K-7
Post-Hartree-Fock-Methoden
P 28 h 62 h - - PL1 3.0 WiSe
2V CHE-600-030-K-7
Relativistische Quantenchemie
P 28 h 62 h - - PL1 3.0 WiSe
  • About [CHE-600-010-K-7]: Title: "Post-Hartree-Fock-Methoden"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 62 h
  • About [CHE-600-030-K-7]: Title: "Relativistische Quantenchemie"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 62 h

Module Part #B "Seminar Theoretische Chemie I" (Obligatory, 2.0 LP)

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part 		Presence-Time /
Self-Study 		SL SL is
required for exa. 		PL CP Sem.
2S CHE-600-210-K-7
Theoretische Chemie I
P 28 h 32 h - - PL2 2.0 WiSe
  • About [CHE-600-210-K-7]: Title: "Theoretische Chemie I"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 32 h

Examination achievement PL1

  • Form of examination: oral examination (30-45 Min.)
  • Examination Frequency: each semester
    Es findet eine mündliche Prüfung zu den Inhalten der beiden Vorlesungen statt.

Examination achievement PL2

  • Form of examination: talk (20-35 Min.)

Evaluation of grades

All partial module examinations have to be passed. The module grade is the weighted average of the partial examination grades according to the following weights:

Die Bewertung des Moduls setzt sich zu 70% aus der mündlichen Prüfung und 30% aus dem Vortrag zusammen.

Contents

From [CHE-600-010-K-7] Post-Hartree-Fock-Methoden:
[V1]: „Post-Hartree-Fock-Methoden“
  • Einführung in das Problem der Elektronenkorrelation (Versagen der Hartree-Fock- Näherung bei "gestrecktem H2"); Diskussion anhand von Paardichten.
  • Der CI-Ansatz: Prinzip, Rechenaufwand, CI mit Beschränkung des Anregungsgrades, Größenkonsistenz
  • Die coupled cluster Parametrisierung der full-CI Wellenfunktion, Beschränkung des Anregungsgrads, CC-D Verfahren: Rechenaufwand, CCSD und CCSD(T), Zusammenhang mit "quadratischer CI"
  • Kurze Wiederholung der Störungstheorie, Anwendung auf das Korrelationsproblem (Møller-Plesset): führende Ordnung, Rechenaufwand, MP3 und MP4
  • Basissatz-Abhängigkeit der Korrelationsenergie: Konvergenzverhalten und die Ursachen, Extrapolationsmethoden, der r12-Ansatz
  • Dichtefunktionalverfahren: grundlegende Theoreme und Kohn-Sham-Ansatz, Modellierung des Austausch-Korrelationslochs, verschiedene Klassen von Austausch-Korrelations-Funktionalen
  • Quantenchemische Kombinationsmethoden: Gaussian-1,2,3
From [CHE-600-030-K-7] Relativistische Quantenchemie:
[V2]: „Relativistische Quantenchemie“
  • Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie: Relativitätsprinzip, Galileo- und Lorentztransformation
  • ‚Einbau’ des Spins in die Schrödinger-Gleichung (Pauli-Formulierung), Relativistische Wellengleichungen: Klein-Gordon-Gleichung, Dirac-Gleichung, Rotation von Spinoren, Gesamt-Drehimpuls
  • Quantenchemie mit der Dirac-Gleichung: Dirac-Coulomb-Operator, variationeller Kollaps und kinetische Balance, Brown-Ravenhall-Krankheit
  • Relativistische Direkte Störungstheorie für nichtentartete und quasientartete Grundzustände, Zusammenhang mit dem quasirelativistischen Pauli-Operator
  • Quasirelativistische Hamiltonoperatoren: Foldy-Wouthuysen-Entwicklung, Douglas-Kroll-Entwicklung, ZORA
From [CHE-600-210-K-7] Theoretische Chemie I:
Seminar „Theoretische Chemie I“

Competencies / intended learning achievements

Die Studierenden sollen die Benutzung quantenchemischer Programmpakete für anspruchsvolle Fragestellungen beherrschen. Dazu gehört die Fähigkeit zu analysieren, welche quantenchemische Rechenmethode für die gegebene Fragestellung adäquat ist, sowie das Know-How, solche Rechnungen auf modernen (Parallel-) Rechnern effizient ausführen zu lassen. Zudem sollen die Studierenden in der Lage sein, sich anhand der wissenschaftlichen Literatur in einem bestimmten Thema zu vertiefen und dies in Form eines Vortrags präsentieren.

Literature

From [CHE-600-010-K-7] Post-Hartree-Fock-Methoden:
  • F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, 2006 (ISBN 978-0470011874)
  • C. Cramer, Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, Wiley, 2004 (ISBN 978-0470091821)
  • T. Helgaker, P. Jørgensen, J. Olsen, Molecular Electronic Structure Theory, Wiley, 2000 (ISBN 978-0471967552)
  • B. O. Roos (Hrg), Lecture Notes in Quantum Chemistry (Lecture Notes in Chemistry, Bd. 58), Springer, 1992 (ISBN 978-3540553717)
  • B. O. Roos (Hrg), Lecture Notes in Quantum Chemistry II (Lecture Notes in Chemistry, Bd. 64), Springer, 1994 (ISBN 978-3540586203)

Requirements for attendance of the module (informal)

None

Requirements for attendance of the module (formal)

None

References to Module / Module Number [CHE-MM-CH_ThC_VM1-M-5]

Course of Study Section Choice/Obligation
[CHE-88.32-SG] M.Sc. Chemistry [Compulsory Elective Modules] Vertiefungsmodule [WP] Compulsory Elective
[CHE-88.707-SG#2020] M.Sc. Business Chemistry [2020] [Compulsory Elective Modules] Vertiefungsmodule der Chemie [WP] Compulsory Elective