[Alumnos] Fwd: Aviso curso de postgrado

[Secretaría Departamental de Física]

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Secretaría Departamental de Física
secre2 en fisica.unlp.edu.ar
Cecilia Cafiero / Alejandro Chiquino
Facultad de Ciencias Exactas
Universidad Nacional de La Plata
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-------- Mensaje original -------- 

 		ASUNTO:
 		Aviso curso de postgrado

 		FECHA:
 		2023-07-12 09:18

 		REMITENTE:
 		Leonardo Errico <errico en fisica.unlp.edu.ar>

 		DESTINATARIO:
 		Secretaria de Física <secre2 en fisica.unlp.edu.ar>

INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS DE MODELADO COMPUTACIONAL EN CIENCIA DE LOS
MATERIALES. 

Curso de posgrado válido para cubrir exigencias del Doctorado. Segundo
semestre de 2023. 

CONTACTO: errico en fisica.unlp.edu.ar; eitelp en gmail.com 

FECHA DE INSCRIPCIÓN: del 15 de julio al 15 de agosto de 2023 en el
siguiente link: 

https://forms.gle/E8Hpnh2d1L18RS43A [2] 

DOCENTES: Dr. Leonardo Errico (responsable), Dr. Eitel Peltzer y Blancá,
Dr. Arles Gil Rebaza, Dr. Ricardo Faccio (Profesor Visitante), Dra.
Susana Ramos (Profesor Visitante), Dra. Valeria Ferrari (Profesor
Visitante). 

MODALIDAD: Teórico-práctico, presencial para estudiantes de Doctorado de
la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP. Se harán videoconferencias
en tiempo real para aquellos estudiantes que no pertenezcan a dicho
doctorado y estén fuera del ámbito de La Plata. 

CARGA HORARIA: 4 horas por semana, dos clases de 2 horas. 38 horas de
teoría, 12 horas de práctica. Trabajo final con defensa del mismo. 

FECHA ESTIMADA DE INICIO: segunda semana de septiembre de 2023. 

CONTENIDO Y ACTIVIDADES. 

La Ciencia de Materiales Computacional hoy en día es capaz de predecir
propiedades electrónicas, vibracionales, ópticas, magnéticas,
vibracionales y de transporte, entre otras, de sólidos y moléculas, lo
que permite el diseño de materiales con características óptimas para
aplicaciones tecnológicas específicas. El modelado computacional también
encuentra un lugar prominente junto a las investigaciones
experimentales, ya que éstas a menudo requieren de simulaciones
computacionales a fin de interpretar los datos obtenidos u obtener un
resultado cuantitativo en lugar de sólo uno cualitativo. 

En este curso se busca introducir a los estudiantes en los métodos
computacionales de primeros principios basados en el teorema de la
funcional densidad (DFT) y técnicas de simulación que se aplican
actualmente para el modelado de diversos tipos de materiales, con
especial énfasis en nanomateriales, dispositivos semiconductores,
superficies y propiedades estructurales, electrónicas, magnéticas,
termodinámicas, vibracionales e hiperfinas de los mismos. Se
desarrollarán los aspectos fundamentales de DFT, aplicada principalmente
para caracterizar el comportamiento y propiedades de sólidos. Se espera
poder brindar el conocimiento necesario que permita a los estudiantes
conocer las potencialidades y limitaciones de la metodología y que sean
capaces de llevar adelante estudios teóricos y experimentales en
sistemas de interés. 

Programa. 

1- Introducción al estudio de la materia condensada. Tipos de sólidos,
su clasificación. Teoría de muchos cuerpos. Teoría de la funcional
densidad. 

2- Ondas planas, ondas planas linearizadas, potenciales completos y
pseudopotenciales. Aproximación de Born-Oppenheimer. El problema de
correlación e intercambio. Las Ecuaciones de Kohn y Sham. Resolviendo
las ecuaciones: El método full-potential linearized augmented plane wave
(FP-LAPW). Pseudopotenciales. Propiedades estructurales, electrónicas, y
magnéticas. Minimización estructural, fuerzas, momentos magnéticos,
propiedades hiperfines (corrimiento isomérico, gradiente de campo
eléctrico, campo hiperfino). Metales, óxidos semiconductores, volumen y
superficie. Espectros absorción de rayos X (XANES). Estimación de la
barra de error en los Cálculos. 

3- Potenciales de correlación e intercambio. Aproximación de densidad
local (LDA), de gradientes generalizados (GGA), funcionales híbridas.
Ventajas y desventajas. Costo computacional. 

4- Introducción al magnetismo y origen de las propiedades magnéticas en
materiales. El magnetón de Bohr. Espintrónica. Ecuaciones DFT para
sistemas polarizados en espín. Tipos de materiales magnéticos:
electrones localizados versus electrones itinerantes. Ferromagnetismo,
antiferromagnetismo, ferrimagnetismo y magnetismo no colineal. Modelos
de Stoner, de Hubbard, de Heisenberg. Efecto Kondo e interacción RKKY.
Mapeo en hamiltonianos-modelo para evaluar constantes mediante cálculos
DFT. Sistemas magnéticos explorados con DFT: heteroestructuras de
óxidos, manganitas, transporte polarizado en espin por nanotubos de
carbono, ferromagnetismo a temperatura ambiente en nitruro de galio
manganeso. 

5- Propiedades vibracionales, espectro fonónico y diagramas de
dispersión. Aproximación de desplazamientos finitos y la Teoría del
Funcional de la Densidad Perturbada (DFPT). El código Phonopy,
propiedades vibracionales y termodinámicas. Si bulk y nanoestructuras de
óxido de Titanio. 

6- Termofísica ab initio en la aproximación cuasi-armónica. Efectos
anarmónicos. Espectro de frecuencias dependiente del volumen. La
aproximación cuasi-armónica (QHA). Parámetro de Grüneisen.
Contribuciones electrónicas. Cálculo de propiedades termodinámicas en la
QHA: capacidad calorífica a presión constante, coeficiente de expansión
térmica, entropía y energía libre de Gibbs. Aplicaciones: propiedades
vibracionales y termodinámicas de compuestos intermetálicos binarios del
tipo TMaXb, (TM = Cu, Ni; X = In, Sn, Sb). 

Tutoriales (prácticas hands-on) 

Práctica 1- El código Quantum-Espresso. Instalación. Criterios de
convergencia. Archivo de entrada. Ejecución en paralelo. Elección de
pseudopotencial, energía de corte, densidad de corte, sampleo de la zona
de Brillouin, número de puntos k. Optimización del parámetro de red,
estructura de bandas, densidad de estados total (DOS) y parcial (PDOS),
densidad de carga. Práctica 

Práctica 2- Sistemas Magnéticos. Fe(BCC). Influencia del smearing en
sistemas magnéticos. Estructura de bandas, DOS, PDOS. Magnetismo
colineal y no-colineal. Cálculos fixed spin moment (FSM). 

Práctica 3- Optimización de sistemas con grados de libertad internos.
Cálculos de relajación con celda variable (vc-relax). Sistemas
semi-periódicos (superficies), relajación superficial. Au(001) y
Au(110). 

Práctica 4: Más allá de GGA. DFT+U: caso del NiO y FeO. Funcionales
híbridas: B3LYP, PBE0, HSE06, GAU, meta-GGA (TB-mBJ). Estudio del Si y
NiO. 

Práctica 5- Propiedades vibracionales y térmicas en aproximación
armónica. Introducción al código Phonopy. Archivos de entrada y salida.
Generación de super-celdas con desplazamientos finitos. Construcción de
la matriz de constantes de fuerzas y archivo de conjunto de fuerzas.
Densidad de estados fonónica, diagrama de dispersión, propiedades
termodinámicas y representación irreducible. Efecto del uso de
super-celdas con desplazamientos finitos versus el uso de DFPT. Cálculos
espectroscópicos: IR y Raman. 

Práctica 6- Propiedades termodinámicas del Si la aproximación QHA. Curva
E vs V. Generación de super-celdas con desplazamientos simétricos a
diferentes volúmenes en torno al equilibrio a T=0 K. Cálculo de fonones
para distintos volúmenes. Cálculo de propiedades termodinámicas del Si:
capacidad calorífica a presión constante, módulo de compresión,
coeficiente de expansión térmica, parámetro de Grüneissen en función de
la temperatura.

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Dr. Leonardo A. Errico
Prof. Adjunto Universidad Nacional de La Plata.
Prof. Titular Universidad Nacional del Noroeste de la Pcia. de Buenos
Aires.
Investigador Independiente CONICET.
Departamento de Física - Facultad de Ciencias Exactas
Universidad Nacional de La Plata.
Instituto de Física La Plata (IFLP, CONICET).
CC 67 - 1900 La Plata - ARGENTINA.
TE: 54 - 221 - 4230122/4247201/4246062
FAX: 54 - 221 - 4252006
e-mail: errico en fisica.unlp.edu.ar [1]
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