纳米尺度理论与计算

课程编码：0702J1M04003H 英文名称：Theory and Computation at Nanoscale 课时：51 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：施兴华等

本课程涉及纳米材料在能源、环境、生物、医药等领域中的应用，主要介绍纳米尺度下生物学效应、纳米催化现象/机理、纳米结构材料特性相关的理论、计算研究前沿和方法，使不同学科背景的研究生了解理论、计算方法在纳米材料研究中的重要作用及应用前景。引导学生综合了解纳米科学发展的前沿领域，从分子、原子层面上认识和理解纳米材料，进行新型纳米材料的改进与设计。课程将利用Material Studio、lammps、Comsol等软件进行上机实践。

大学物理，大学化学，计算机基础

第一章 纳米尺度计算概述 3学时 施兴华
第1节 纳米尺度中的科学问题
第2节 纳米材料与器件的模拟与仿真
第3节 计算模拟软硬件环境
第4节 纳米尺度仿真方法与软件
第二章 密度泛函理论在纳米材料模拟中的应用 施兴华
第1节 密度泛函理论原理 3学时
第2节 纳米材料结构物性计算模拟 3学时
第3节 纳米催化计算模拟 3学时
第4节 分子表面自组装理论与计算模拟 3学时
第5节 上机操作 3学时
第6节 上机操作 3学时
第三章 分子动力学方法在纳米生物材料模拟中的应用 施兴华
第1节 经典分子动力学模拟介绍 3学时
第2节 纳米/生物大分子相互作用模拟 3学时
第3节 从头算分子动力学模拟介绍及应用 3学时
第四章 粗粒化与蒙特卡洛方法在纳米生物模拟中的应用 施兴华
第1节 粗粒化分子动力学模拟介绍 3学时
第2节 细胞膜模拟；细胞内化模拟 3学时
第3节 蒙特卡洛模拟介绍及应用 3学时
第4节 纳米材料生物效应定量构效关系 3学时
第五章 连续模型在纳米器件仿真中的应用 9学时 施兴华
第1节 连续模型的介绍及应用
第2节 纳米器件的仿真与模拟
第3节 仿真软件上机

施兴华，国家纳米科学中心研究员，博士生导师，理论室主任。国家杰出青年基金获得者，国家重点研发项目首席科学家。
近期主要从事纳米、生命科学与物理、力学的交叉领域研究，在纳米材料的力学性能、纳米精准组装、纳米催化、纳米药物输运研究方面取得了若干开创性成果。发表SCI收录论文120余篇，第一/通讯作者论文包括 Nat Nano、Nat Commun、PNAS、Science Advances、Adv Mater、ACS Nano、Nano Lett、Angew Chem、JMPS等。