2021-2022 / PHYS0981-1

Quantum modeling of materials properties

Durée

20h Th, 10h Pr

Nombre de crédits

 Master en sciences chimiques, à finalité (AMIS)4 crédits 
 Master en sciences chimiques, à finalité (FAME+)4 crédits 
 Master en sciences physiques, à finalité4 crédits 
 Master en sciences physiques, à finalité (AMIS)4 crédits 
 Master en sciences physiques, à finalité (FAME+)4 crédits 
 Master en sciences physiques4 crédits 

Enseignant

Philippe Ghosez, Matthieu Verstraete

Coordinateur(s)

Matthieu Verstraete

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Théories et approches pour les calculs de la structure électronique des matériaux (cristaux, nanostructures, molécules...). Le cours couvrira les méthodes les plus courantes et utiles pour étudier la chimie et la physique des matériaux d'un point de vue théorique: * Hartree Fock (HF) * Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) * DFT en présence d'une perturbation extérieure (DFPT) * Théories de perturbation à N corps (MBPT), en particulier le GW

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

  • Compléter la formation des étudiants en mécanique quantique
  • Applications de la physique quantique à la physique de la matière condensée: l'acquis est d'être capable d'identifier et d'appliquer le type de théorie nécessaire pour un problème donné en matière condensée.
  • Donner un support théorique au TFE (selon le cas)

Savoirs et compétences prérequis

Cours de physique quantique
Bonne connaissance des mathématiques

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Exercices en classe et sur ordinateur.

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Cours théorique, travaux pratiques et répétitions et travaux de simulation sur ordinateur. L'horaire sera défini en concertation entre les enseignants et les étudiants en début d'année.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Electronic Structure Calculations for Solids and Molecules: Theory and Computational Methods Jorge Kohanoff ISBN-13: 978-0521815918 Cambridge University Press; 1st edition (July 24, 2006)
Materials Modelling using Density Functional Theory: Properties and Predictions by Feliciano Giustino ISBN-13: 978-0199662449 Oxford University Press; 1st edition (July 15, 2014)
R.M. Martin, Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods, ISBN 9780511805769 Cambridge University Press (2004)
J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Revised Ed., Addison-Wesley (1994)

Modalités d'évaluation et critères

Examen oral sous forme de soit:

  • séminaire de type conférence portant sur les simulations numériques effectuées
  • examen oral standard sur la théorie présentée au cours
Rapport sur les travaux de simulation effectués par l'étudiant

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Se tient au premier quadrimestre, pour s'intégrer dans le master FAME - AMIS

Contacts

Philippe Ghosez, Département de physique, B5a, bureau 3/11, tél : 04/366.36.11, e-mail : philippe.ghosez@uliege.be
Matthieu Verstraete, Département de physique, B5a, bureau 3/7, tél : 04/366.90.17, e-mail : Matthieu.Verstraete@uliege.be

Notes en ligne

Transparents pour les bases de la structure électronique
Ces transparents couvrent la première moitié du cours de Matériaux Quantiques, sur les bases de la théorie de la fonctionnelle de la densité

Leçon 1: Les bases de la DFT

Leçon 2: Niveaux atomiques, performance de la DFT, les pseudopotentiels

Leçon 3: Les équations de Kohn Sham: fonctions de base, conditions de bord, résolution numérique