Propiciar ao aluno uma visão básica sobre os principais métodos de determinação teórica da estrutura eletrônica dos materiais, com enfoque em sólidos cristalinos, mas também em materiais bidimensionais e nanoestruturados. O principal método de cálculo a ser empregado no curso será a Teoria do Funcional da Densidade (Density Functional Theory, DFT), em algumas de suas muitas variantes. Ao final do curso, o aluno estará apto a determinar propriedades dos materiais como estruturas de bandas, densidades de estados, superfícies de Fermi e constantes elásticas, usando um ou mais dos métodos e códigos computacionais apresentados em aula.
Revisão de mecânica quântica; Revisão de física do estado sólido; Método de Hartree-Fock; Teoria do funcional da densidade; Métodos de ondas planas e pseudo-potenciais; Códigos computacionais
Revisão de mecânica quântica o Equação de Schrödinger o Átomo do hidrogênio e orbitais atômicos o Notação de Dirac o Princípio variacional o Combinação linear de orbitais atômicos Revisão de física do estado sólido o Espaço direto e recíproco o Teorema de Bloch o Zona de Brillouin o Bandas de energia e densidade de estados o Energia de Fermi e superfície de Fermi o Aproximação de elétrons livres Método de Hartree-Fock o Determinantes de Slater o Equação de Hartree-Fock o Potencial de troca e correlação o Algoritmo autoconsistente Teoria do funcional da densidade o Teoremas de Hohenberg-Kohn o Equações de Kohn-Sham o Funcionais de troca e correlação: LDA, GGA, etc. Métodos de ondas planas e pseudo-potenciais o Bases de ondas planas o Pseudo-potenciais o Bases de ondas planas aumentadas e linearizadas o Método FP-LAPW Códigos computacionais o Quantum Espresso o Elk o Wien2k o VASP
GRIFFITHS, D. J., Mecânica Quântica, Pearson.ASHCROFT, N. W. Solid State Physics, Saunders College.KITTEL, C. Introduction to Solid State Physics. John Wiley & Sons.SUTTON, A. P. Electronic Structure of Materials, Oxford.MORGON, N. H. e COUTINHO, K. (eds), Métodos de Química teórica e modelagem molecular, Livraria da FísicaEditora.VIANNA, J. D. M., FAZZIO, A., CANUTO, S., Teoria Quântica de moléculas e sólidos, Livraria da Física Editora.COTTENIER, S. Density Functional Theory and the Family of (L)APW-methods: a step-by-step introduction(apostila, disponível online)THIJSSEN, J. M. Computational Physics, Cambridge.TADMOR, E. B., MILLER, R. E. Modeling Materials – Continuum, atomistic and multiscale techniques,Cambridge.