ECTS - EUROPEAN CREDIT TRANSFER SYSTEM PROGRAMMA SOCRATES/ERASMUS I ROMA01 CONSIGLIO DI AREA DIDATTICA IN SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELL’UNIVERSO DIPARTIMENTO DI FISICA ANNO ACCADEMICO 2007-2008 CORSO DI LAUREA (CdLS) SPECIALISTICA Denominazione CdLS: Sede "Fisica" Dipartimento di Fisica – P.le A. Moro, 2 – 00185 Roma Sito Web Codice CdL http://www.phys.uniroma1.it 12383 Denominazione INSEGNAMENTO Simulazione atomistica Settore Scientifico-disciplinare (SSD) Docente(i) titolare (i) dell’insegnamento Pre-requisiti Crediti ECTS 6 Anno di corso 2 Codice esame FIS/02 1003427 Tipo attività formativa Semestre Terzo (ved. Calendario didattico) Prof. Leonardo Guidoni Conoscenze di nozioni di base di meccanica statistica. Elementi di base della chimica e della struttura della materia. Conoscenze di Biofisica strutturale sono utili ma non necessarie. Il corso si propone di fornire gli strumenti di base della meccanica statistica delle simulazioni atomistiche al calcolatore di sistemi molecolari. Permetterà di conoscere tecniche ed algoritmi (conoscenze e competenze) usati correntemente per lo studio delle proprietà di liquidi e macromolecole con particolare attenzione per i sistemi di interesse biologico. Le esercitazioni in laboratorio di calcolo sono parte integrale dei corsi e forniranno conoscenze di base per l’utilizzo pratico di strumenti di pubblico dominio per la manipolazione e la simulazione di macromolecole (simulazione, visualizzazione, banche dati). Obiettivi formativi dell’insegnamento Programma di massima Meccanica Statistica e simulazioni al calcolatore. Scale di tempo nella dinamica e nelle simulazioni di sistemi molecolari. Ergodicità e medie temporali. Metodi Monte Carlo. Il bilancio dettagliato. L'algoritmo di Metropolis. Differenze tra Monte Carlo e Dinamica Molecolare. Interazioni molecolari e campi di forza per biomolecole. Struttura di un programma di Dinamica molecolare. Formulazione di Liouville della dinamica. Condizioni al contorno ed iniziali per la Dinamica molecolare. Algoritmo di Verlet. Velocity-Verlet. Potenziale Lennard-Jones e sistema di unita` ridotte. Dinamica Browniana. Espansione di Trotter. Multiple time step. Simulazione dell'ensemble NVT. Le interazioni a lungo raggio. Il troncamento delle interazioni per potenziali a due corpi tramite l'uso di cut-off. Somme di Ewald. Cenni sul metodo Particle-Mesh-Ewald. Proprietà statiche e dinamiche. Funzioni di distribuzione. Rappresentazione di solvente implicito. Il Modello di Born-Onsager. L'equazione di Poisson-Boltzmann. Calcoli di energia libera con la dinamica molecolare. Cenni di dinamica Molecolare da principi primi. Dinamica Molecolare Born-Oppenheimer. Il metodo di Car e Parrinello. Dinamica molecolare mista Quanto/Classica. Il Protein Data Bank. Rappresentazione grafica di proteine ed acidi nucleici. Modelli e simulazioni atomistiche in biofisica. Esercitazioni al calcolarore: Il Protein Data Bank. Visualizzazione grafica della struttura di proteine ed acidi nucleici. Simulazioni al calcolatore di piccole biomolecole in fase condensata e delle loro proprietà . Bibliografia Understanding Molecular Simulation, D. Frenkel & B. Smit, Academic press 2002. (Varie copie sono disponibili in biblioteca.) + altro materiale distribuito a lezione Modalita’ di apprendimento ed insegnamento Lezioni e Seminari Impegno per l’apprendimento espresso in ORE Attivita’ di verifica Lavori in gruppo – laboratori 30 Modalità dell’esame e peso % Commissione d’esame Prove in itinere Prova Scritta Prova Orale 50 Esercitazioni Studio personale Totale ore 18 102 150 Tesina o relazione laboratorio 50 L.Guidoni, A. Tebenbaum, G. Ciccotti Orario delle lezioni Calendario esami 100 %