Numerische Simulationsmethoden in den WW (WW1-M3/M4/M5M10/M11-MWT/NT-SIM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Atomistic Simulation)

Lehrveranstaltungen:

• • Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften - Atomistische Methoden
    (Vorlesung mit Übung, 4 SWS, Erik Bitzek et al., Fr, 16:15 - 17:45, 0.157-115, CIP Pool WW; Di, 14:15 - 15:45, 0.68; Start: 20.04.; For more information see studon: https://www.studon.fau.de/crs2202381.html)

Inhalt:

Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften, V+Ü, 2+2 SWS, 2+3 ECTS
The aim of the course is to build the theoretical basis required to perform and analyze cutting-edge atomistic simulations in materials science, and to provide the students with a “computational toolbox” for the most common tasks in atomistic modeling. The focus of this course lies on direct hands-on teaching. The students will work on little projects related to current research topics. This will enable the students to independently perform simulations using classical molecular dynamics (MD) codes like IMD and QuantumEspresso for DFT calculations. Topics include:

• General theory of atomistic simulations
  

• Advanced methods for the generation of atomistic samples
  

• MD integration algorithms for different thermodynamic ensembles (NVE,NVT,NPT)
  

• Energy minimization algorithms and structure optimization
  

• Introduction to Density Functional Theory
  

• Determination of defect properties
  

• Atomic interaction potentials, including EAM
  

• Advanced analysis and visualization methods for atomistic samples
  

• Monte Carlo and kinetic Monte Carlo methods
  

• Modeling thermally activated events: transition state theory, nudged elastic band calculations, hyperdynamic

Lernziele und Kompetenzen:

Fachkompetenz Evaluieren (Beurteilen) Die Studierenden

• vertiefen ihr Wissen über die vielfältigen strukturellen Aufbauten der Werkstoffe und können diese beurteilen
  

• vertiefen das Verständnis über die Zusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung, der Struktur und den Eigenschaften von Werkstoffen

• wenden und beurteilen Simulationsmethoden und können diese klassifizieren
  

• vertiefen die erlernten Inhalte durch Übungen
  

Lern- bzw. Methodenkompetenz Neue Methodenkompetenzen, die erworben werden können:

• numerische Simulationstechniken

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Kernfach 1 | Allgemeine Werkstoffeigenschaften | weitere Wahlmodule | Atomistische Simulation)
2. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Kernfach 2 und 3 | Allgemeine Werkstoffeigenschaften | weitere Wahlmodule | Atomistische Simulation)
3. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | 1. und 2. Wahlfach | Atomistische Simulation)
4. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | Kernfächer | Allgemeine Werkstoffeigenschaften | Atomistische Simulation)
5. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | 1. und 2. Naturwissenschaftlich-technisches Wahlmodul | Atomistische Simulation)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Atomistische Simulation (Prüfungsnummer: 62061)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 15, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Prüfungssprache nach Wahl der Studierenden

Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch

Erstablegung: SS 2021, 1. Wdh.: WS 2021/2022

1. Prüfer:

Erik Bitzek