Lehre in vorhergehenden Semestern

WS 2013/14 · WS 2014/15 · SS 2015 · WS 2015/16 · SS 2016 · WS 2016/17


WS 2016/17

Aktuelle Aspekte der Theoretischen Chemie und der Theoretischen Physik

Die Vorlesung für Studierende des M.Sc. (3. Semester) wird von den Dozenten des "Center for Multiscale Theory and Computation" (CMTC) geleitet, Beiträge weiterer Mitglieder zu Spezialgebieten sind möglich. Interessierte Doktoranden sind als Teilnehmer ebenfalls willkommen.

Vorbesprechung für das WS2016/17: Dienstag, den 18.10.2016, 15.30h, Seminarraum 4.23 (OC)
Im Rahmen dieser Vorbesprechung werden die genauen Termine und Räume für die Veranstaltungen festgelegt. Dabei versuchen wir, möglichst allen Interessierten die Teilnahme zu ermöglichen.

Challenges in Computational Chemistry

[1 SWS; Prof. Dr. J. Neugebauer/Dr. Ch. Mück-Lichtenfeld]

Dienstag, 14.00 - 15.30 Uhr (Seminarraum 423, OC): 08.11.16, 15.11.16, 29.11.16, 06.12.16, 24.01.17
Mittwoch, 16.15 - 17.45 Uhr (Hörsaal C2, OC): 23.11.16, 01.02.17

This lecture will present and discuss recent literature examples featuring challenging topics in current computational chemistry. The corresponding theoretical basics will be introduced. 
Topics that may be addressed are:

  • solution-phase quantum chemistry
  • computational on-surface chemistry
  • reverse engineering of molecular properties
  • computational catalyst/enzyme design
  • treating molecules with multi-reference character
  • computational photochemistry
  • relativistic quantum chemistry
  • automatic discovery of reaction mechanisms
  • chemical kinetics: isotope effects and tunneling
  • simplified electronic-structure methods for large chemical systems

Advanced computational approaches to biomolecular structure and dynamics

[1 SWS; Dr. V. Cojocaru]

Mittwoch, 14.15 - 15.45 Uhr (Seminarraum 423, OC): 23.11.16, 30.11.16, 07.12.16, 14.12.16 (Vorlesung)
Montag, 09.01.17 und Mittwoch, 11.01.17: 09.00 - 15.00 Uhr (Praktikum, Raum wird noch bekannt gegeben)

The focus of this lecture block will be on the application of computational methods to understand the structure and dynamics of molecules with function in biological processes. During the lecture, the student will be introduced to the biomolecular diversity and recognition. Specific examples of the applications of different computational techniques to study biomolecular structure, dynamics, and recognition will be highlighted. The lecture will cover cutting edge research, will highlight some specific applications of physico-chemical principles to study the extraordinary properties of pluripotent stem cells, and will include practical sessions. From this lecture block, the student is expected to gain interdisciplinary knowledge across physics, chemistry, and biology and to acquire the skills necessary to start research projects in the field of computational biophysics.

Verfahren zur Bestimmung Freier Energien in Computersimulationen

[1 SWS; Prof. Dr. A. Heuer]

Donnerstag, 08.15 - 10.00 Uhr (Seminarraum W043, AC/PC): 19.01.17, 26.01.17, 02.02.17, 09.02.17
Dienstag, 08.15 - 10.00 Uhr (Seminarraum 423, OC): 24.01.17, 31.01.17, 07.02.17

Freie Energie-Verfahren sind ein wesentliches Werkzeug, um aus Simulationen im Bereich der Physik, Chemie oder Biologie  thermodynamische und dynamische Informationen zu gewinnen. Tatsächlich ist das ein sehr aktives Gebiet mit vielen innovativen Entwicklungen. Wichtige Verfahren, die u.a. in der Veranstaltung besprochen werden, sind Markov State Modelling, Metadynamik, Replikaaustausch, thermodynamische Integration und Umbrella Sampling. Bei einigen der Verfahren spielt dabei das Konzept des "Reweighting" eine wichtige Rolle, also der Übergang zwischen verschiedenen Ensembles. In der Vorlesung werden sowohl die Grundlagen dieser Verfahren als auch typische Anwendungen vorgestellt.

Electronic and optical spectra of molecules and solids

[1 SWS; Prof. Dr. M. Rohlfing]

Dienstag, 14.15 - 15.45 Uhr (Raum IG1-718, Institut für Festkörpertheorie): 13.12.16, 20.12.16, 10.01.17, 17.01.17
Donnerstag, 14.15 - 15.45 Uhr (Raum IG1-719, Institut für Festkörpertheorie): 15.12.16, 12.01.16

  • Green functions and many-body perturbation theory
  • Interrelation with Hartree-Fock theory, second quantization, and density-functional theory
  • single-particle excitations, ionization energy, band structure
  • electron-hole excitations, excitons, Bethe-Salpeter equation, optical spectra


SS 2016

IRTG Course "Computational Chemistry"

[Prof. Dr. J. Neugebauer and Dr. C. Mück-Lichtenfeld]

Details:
Der Kurs besteht aus 10 Vorlesungsstunden (je 45 min) und einem offenen Praktikumsteil, und richtet sich an anwendungsorientierte Teilnehmer, die sich für quantenchemische Berechnungen auf dem neuesten Stand der Technik interessieren. Die Vorlesungen vermitteln den notwendigen theoretischen Hintergrund und stellen typische Fragestellungen und Probleme der angewandten Theoretischen Chemie (Computational Chemistry) ebenso wie passende Lösungs-strategien vor.
Im ersten Teil des Praktikums werden an Hand vordefinierter Problemstellungen beispielhaft verschiedene Arten von Anwendungen und Methoden vorgstellt. Im zweiten Teil sollen die erlernten Techniken auf mitgebrachte Fragestellungen der eigenen Forschungsarbeit angewendet werden.

wann? 06.-10.06.2016
wo? Seminar Raum 423 und TC-Group Computer Lab, Raum 409
Organisch-Chemisches Institut
Vorlesungen Montags/Dienstags 10:00h - 11:30h und 13:00h - 14:30h, Mittwochs 10:00h - 11:30
Praxisteil täglich 10:00h - 11:30h und 12:15h - 17:30h (außer während der Vorlesung)

Topics:

Characterizing energy landscapes:
– structure optimization
– frequency analyses
– transition-state search
– conformer search
– reaction profiles

Calculating chemical energetics:
– overview over energetic contributions
– statistical thermodynamics and thermochemistry
– solvent effects on molecular energetics

Calculating electronic energies:
– mean-field methods: Hartree–Fock, DFT, semi-empirics
– correlated wavefunction Quantum Chemistry: MPn, CI, CC, MCSCF
– basis sets
– typical pitfalls and how to avoid them

Special topics (if time permits):
– molecular properties
– wavefunction and density analysis tools


WS 2015/16

Aktuelle Aspekte der Theoretischen Chemie und der Theoretischen Physik

Die Vorlesung für Studierende des M.Sc. (3. Semester) wird von den Dozenten des "Center for Multiscale Theory and Computation" (CMTC) geleitet, Beiträge weiterer Mitglieder zu Spezialgebieten sind möglich.

Advanced computational approaches to biomolecular structure and dynamics
[1 to 2 SWS;  Dr. V. Cojocaru / Prof. Dr. A. Heuer (Dr. R. P. Singh) ]

Biomolecular structure, dynamics and interactions
     - Introduction to biomolecular structure, interactions, assemblies, and dynamics
     - Biological concepts addressed with computational approaches

Computational approaches to biomolecular structure and dynamics
     - Monte Carlo (MC) Methods
     - Molecular Dynamics Simulations
     - Enhanced Sampling Methods
     - Free Energy Calculations
     - Atomistic versus Coarse Grained Representations

Termine: 23.11., 30.11., 07.12., 14.12., 07.01., 11.01., 14.01., 18.01.,
                jeweils 14.15h - 15.45h, Seminarraum 4.23 (OC)
                Praktikumstag: Mittwoch 20.01., Raum wird noch bekannt gegeben

Wissenschaftliches Programmieren
[1 SWS; Dr. M. Waller]

* Objektorientiertes Programmieren
* Code-Optimierung
* Parallelisierung
* Scripting, Meta-Programme

Termine: 15.-19.02.
                jeweils ab 09.00h, ganztägig,
                Computerraum 4.10 (OC)

Theory of Spectroscopy and Molecular Properties
[1 SWS; Prof. Dr. J. Neugebauer/Dr. Ch. Mück-Lichtenfeld]

* Static molecular properties
* Radiation-molecule interactions
* Time-Dependent Density Functional Theory (TDDFT)
* Properties from TDDFT: Polarizabilities, transition moments, UV/Vis spectra
* Perturbation Theory of Intermolecular Forces
* Conceptual DFT: Chemical Properties Derived from the electron density

Termine: 14.12. 10.00h - 11.30h,
                15.12. 8.00h - 9.30h,
                16.12. 10.00h - 11.30h,
                17.12. 10.00h - 11.30h und 13.30h - 15.00h,
                12.01. 10.15h - 11.45h,
                15.01. 10.15h - 11.45h,
                Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Daneben wird der Besuch der CMTC-Vortragsreihe empfohlen (siehe Veranstaltungen).


SS 2015

Computational Chemistry Course for students of the IRTG2027

[Prof. Dr. J. Neugebauer and Dr. C. Mück-Lichtenfeld]

Details:
Der Kurs besteht aus 10 Vorlesungsstunden (je 45 min) und einem offenen Praktikumsteil, und richtet sich an anwendungsorientierte Teilnehmer, die sich für quantenchemische Berechnungen auf dem neuesten Stand der Technik interessieren. Die Vorlesungen vermitteln den notwendigen theoretischen Hintergrund und stellen typische Fragestellungen und Probleme der angewandten Theoretischen Chemie (Computational Chemistry) ebenso wie passende Lösungs-strategien vor.
Im ersten Teil des Praktikums werden an Hand vordefinierter Problemstellungen beispielhaft verschiedene Arten von Anwendungen und Methoden vorgstellt. Im zweiten Teil sollen die erlernten Techniken auf mitgebrachte Fragestellungen der eigenen Forschungsarbeit angewendet werden.

wann? 15.-19.06.2015
wo? Seminar Raum 423 und TC-Group Computer Lab, Raum 409
Organisch-Chemisches Institut
Vorlesungen täglich 10:00h - 11:30h
Praxisteil täglich 12:15h - 17:30h


WS 2014/15

Aktuelle Aspekte der Theoretischen Chemie und der Theoretischen Physik

Die Vorlesung für Studierende des M.Sc. (3. Semester) wird von den Dozenten des "Center for Multiscale Theory and Computation" (CMTC) geleitet, Beiträge weiterer Mitglieder zu Spezialgebieten sind möglich.

Current Aspects of Theoretical Chemistry and Physics
[1 SWS; Prof. Dr. A. Heuer/ Dr. V. Tatsis].:

* Monte Carlo (MC) Methods
* Accelarating MC Sampling
* Setting up classical Simulations
* Coarse-Grained Models

Termine: 1. Semesterhälfte, wöchentlich,
                 immer dienstags, 14.00h-15.30h im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Computational biophysics: focus on biomolecular interactions
[1 SWS; Dr. V. Cojocaru]:

* Biomolecular Structure and Interactions (3 lectures)
     - Introduction to biomolecular structure, interactions and assemblies
     - Biological concepts addressed with computational approaches

 * Computational Approaches to biomolecular Interactions (4 lectures)
     - Overview of Methods
     - Molecular Dynamics Simulations
     - Enhanced Sampling Methods
     - Free Energy Calculations
     - Atomistic versus Coarse Grained Representations
     - State-of-the-art Applications of computational Biophysics Approaches to understand Biology

Termine: 2. Semesterhälfte, wöchentlich
                 im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Advanced Density-Functional Theory
[1 SWS; Prof. Dr. J. Neugebauer/Dr. Ch. Mück-Lichtenfeld]:

* From Wavefunctions to Densities
* Some Flavors of Density-Functional Theory
* Potential Reconstruction
* Molecular property calculations in DFT
* Structure and Bonding in Terms of the Electron Density ρ
* Chemical Properties derived from ρ (Conceptual DFT)

Termine: 19.01. - 30.01. (außer donnerstags)
                 Blockkurs, jeweils 10.00h-11.30h im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Ab initio Molekulardynamik
[1 SWS; Prof. Dr. N. Doltsinis].:

* Car-Parrinello MD, Born-Oppenheimer MD
* MD in elektronisch angeregten Zuständen, nichtadiabatische MD
* "Rare events", Freie Energieberechnungen, fortgeschrittene Sampling-Methoden
* Lokale und globale Optimierungstechniken

Termine: 2.Semesterhälfte, wöchentlich
              donnerstags, jeweils 14.00h-15.30h im Seminarraum 718 (IG1, Physik)

Daneben wird der Besuch der CMTC-Vortragsreihe empfohlen (siehe Veranstaltungen).


WS 2013/14

Wissenschaftliches Programmieren

[Dr. M. Waller]

* Objektorientiertes Programmieren
* Code-Optimierung
* Parallelisierung
* Scripting, Meta-Programme

Termine: 10. + 11.02.2014, jeweils 10-14h im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Aktuelle Aspekte der Theoretischen Chemie und der Theoretischen Physik

Die Vorlesung für Studierende des M.Sc. (3. Semester) wird von den Dozenten des "Center for Multiscale Theory and Computation" (CMTC) geleitet, Beiträge weiterer Mitglieder zu Spezialgebieten sind möglich.

Simulation komplexer physiko-chemischer Systeme
[1 SWS; Prof. Dr. A. Heuer/ Dr. V. Tatsis], u.a.:

* Klassische Molekülmechanik und Molekulardynamik
* QM/MM-Methoden
* Coarse-Graining Methoden
* Monte Carlo Methoden

Termine: 1. Semesterhälfte, wöchentlich,
              dienstags, jeweils 14.00h-15.30h im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Ab initio Molekulardynamik
[1 SWS; Prof. Dr. N. Doltsinis], u.a.:

* Car-Parrinello MD, Born-Oppenheimer MD
* MD in elektronisch angeregten Zuständen, nichtadiabatische MD
* "Rare events", Freie Energieberechnungen, fortgeschrittene Sampling-Methoden
* Lokale und globale Optimierungstechniken

Termine: 2.Semesterhälfte, wöchentlich
              donnerstags, jeweils 14.00h-15.30h im Seminarraum 718 (IG1, Physik)

Aktuelle Aspekte der Quantenchemie: Fortgeschrittene Elektronenstrukturtheorie
[1 SWS; Prof. Dr. J. Neugebauer/Dr. Ch. Mück-Lichtenfeld], u.a.:

* Moderne Multikonfigurationsverfahren
* Explizit korrelierte Verfahren
* Einführung in die relativistische Quantenchemie
* Quanten-Monte-Carlo-Methoden
* Wellenfunktions- und Elektronendichte-Analyseverfahren
* Nicht-kovalente Wechselwirkungen

Termine: VL-freie Zeit, 1Woche,
              im Block, jeweils 14.00h-15.30h im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Wissenschaftliches Programmieren
[1 SWS; Dr. M. Waller], u.a.:

* Objektorientiertes Programmieren
* Code-Optimierung
* Parallelisierung
* Scripting, Meta-Programme

Termine: VL-freie Zeit, 1 Woche,
              im Block, jeweils 14.00h-15.30h im Seminarraum 4.23 (OC, Chemie)

Daneben wird der Besuch der CMTC-Vortragsreihe empfohlen (siehe Veranstaltungen).