Questo percorso è rivolto a coloro che desiderano specializzarsi in simulazioni di materiali e in generale sistemi condensati. È stato definito in collaborazione con docenti afferenti ad enti di ricerca del polo scientifico di Trieste, in particolare al Settore di Teoria degli Stati Condensati della SISSA, al centro Democritos dell'INFM, al Dipartimento di Fisica Teorica dell'Università di Trieste, che assieme costituiscono un riconosciuto centro di eccellenza a livello internazionale per la fisica computazionale della materia.
Condizione necessaria per seguire questo percorso è avere conoscenze corrispondenti a quelle fornite dai corsi del primo anno di Meccanica Statistica, Struttura della Materia, Meccanica Quantistica e Metodi Monte Carlo.
Le competenze necessarie in questo campo si possono classificare in tre categorie, interconnesse tra loro:
Il corso presenta metodi avanzati di simulazione per il calcolo della struttura elettronica di atomi, molecole e sistemi condensati. Scopo di questi approcci è la descrizione accurata delle interazioni atomiche e la spiegazione a livello quantistico dei fenomeni fisici di materiali reali, con lo studio di un largo spettro di proprietà fisiche dello stato elettronico fondamentale e con estensione agli stati eccitati (proprietà strutturali, vibrazionali, elettroniche, magnetiche e ottiche).
Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze necessarie per capire, organizzare ed effettuare simulazioni a temperatura finita di sistemi condensati atomici e molecolari - solidi, liquidi, difetti, superfici, nanostrutture, clusters, sistemi organici - utilizzando i metodi della dinamica molecolare, Monte Carlo e tecniche affini. Fra gli argomenti trattati, tecniche di modellizzazione delle interazioni, sistemi con vincoli, metodi basati su principi primi, calcoli di energia libera, simulazioni di eventi rari, simulazioni su larga scala.
Questo corso ha l'obiettivo di fornire allo studente le conoscenze ed i mezzi necessari ad affrontare problemi di molte particelle interagenti, in regime quantistico, con tecniche stocastiche. L'enfasi principale è sulla predizione di proprietà di stato fondamentale, con metodi di Monte Carlo quantistico che hanno analogie strette con problemi classici di diffusione. Saranno anche dati cenni a trattamento di sistemi a temperatura finita, con il metodo degli integrali sul cammino.Tutti e tre i corsi prevedono attività di laboratorio al computer.