计算材料学
计算材料学课程大纲
课程名称：理论与计算化学 - 计算材料学
课程简介：
本课程旨在介绍计算在材料科学中的应用，通过理论讲解和实践操作，使学生掌握计算材料设计和性能预测的基本原理和技术。
课程目标：
- 理解基础材料科学理论与计算方法
- 掌握量子力学在材料科学中的应用
- 学习使用常见计算软件进行材料模拟
- 能够设计并分析新型材料的性能
课程结构：
第一周：课程介绍与基础概念
- 主题：计算材料学简介
- 学习目标：了解计算材料学的历史、重要性和应用领域
- 资源：《计算材料科学入门》
- 活动：讲座 + 小组讨论
第二周：量子力学基础
- 主题：波动力学与薛定谔方程
- 学习目标：理解基本的量子力学原理
- 资源：量子力学教程
- 活动：讲座 + 实例解析
第三周：电子结构计算
- 主题：密度泛函理论（DFT）
- 学习目标：掌握DFT的基本原理和应用
- 资源：DFT教材
- 活动：讲座 + 计算练习
第四周：晶格动力学与相变
- 主题：Born-Mayer-Huggins模型
- 学习目标：理解晶格振动和相变计算
- 资源：《固体物理》
- 活动：小组讨论 + 实际模拟
第五周至第八周：软件实践与案例研究
- 主题：VASP, Quantum ESPRESSO等软件使用
- 学习目标：实际操作材料模拟软件
- 资源：官方文档 + 项目指导
- 活动：讲座 + 个人项目作业
第九周：高级计算方法
- 主题：蒙特卡洛方法、机器学习在材料预测中的应用
- 学习目标：了解更高级的计算方法
- 资源：高级计算方法论文集
- 活动：讲座 + 分组研究
第十周：课程总结与未来展望
- 主题：总结与未来研究方向
- 学习目标：反思所学，规划个人研究路线
- 资源：未来研究趋势报告
- 活动：个人演讲 + 小组讨论
评估方法：
- 作业：每周课堂作业，测试理论理解和计算技能
- 小测验：每两周一次，巩固知识点
- 项目：个人或小组项目，实际应用所学知识
- 期末报告：综合展示对计算材料学的理解和应用
注意事项：
- 课程将结合在线教学平台进行，鼓励学生积极参与讨论和实时提问。
- 请确保完成所有预习和阅读任务，以便更好地参与课堂活动。
适应目标受众：针对对材料科学有兴趣，希望从事材料设计或相关领域的本科或研究生学生。