المحاكاة الجزيئية: الديناميكا الحرارية التأسيسية والممارسة التطبيقية

تُعد المحاكاة الجزيئية أدوات لا غنى عنها للتنبؤ بسلوك المواد والأنظمة الكيميائية، ولكن النمذجة الناجحة تتطلب فهماً قوياً للقوانين الفيزيائية الأساسية. تقدم هذه الدورة مقدمة قائمة على النصوص والدراسة النظرية المكثفة للميكانيكا الإحصائية والديناميكا الحرارية التي تدعم النمذجة المحوسبة الحديثة، مما يؤهلك للتعامل بثقة مع أعمال المحاكاة التطبيقية. ستعمل هذه الدورة على إحداث نقلة نوعية في فهمك لكيفية تنبؤ الخصائص الجهرية (Macroscopic) انطلاقاً من التفاعلات المجهرية (Microscopic). ما ستتعلمه: * فهم القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية وتفسيرها الإحصائي الدقيق. * تعلم المجموعات الإحصائية المختلفة (NVE, NVT, NPT) ومتى تطبقها في النمذجة المحوسبة. * تطبيق دواء طاقة الوضع ومفاهيم مجالات القوة (force field) لنمذجة التفاعلات بين الذرات والجزيئات بدقة. * ممارسة الخطوات المفاهيمية لتنفيذ التجارب الحوسبية الأساسية باستخدام طرق الديناميكا الجزيئية (MD) ومونتي كارلو (MC). * تفسير مخرجات المحاكاة، بما في ذلك حساب الخصائص الديناميكية الحرارية الرئيسية مثل الطاقة، السعة الحرارية، والضغط. يبدأ هذا المحتوى بمراجعة تأسيسية للديناميكا الحرارية الكلاسيكية والميكانيكا الإحصائية قبل الانتقال إلى الخطوات المفاهيمية التفصيلية لخوارزميات المحاكاة المختلفة. ستقرأ شروحات تفصيلية للإطار الرياضي وسير العمل المتبع في تنفيذ محاكاة نموذجية. تم تصميم هذه الدورة للمبتدئين تماماً في الكيمياء المحوسبة، الفيزياء، أو علم المواد. لا تطلب أي خبرة سابقة ببرامج المحاكاة الجزيئية أو البرمجة المتقدمة. ابدأ في بناء أساسك في الديناميكا الحرارية المحوسبة اليوم.