O čem budou přednášky na 1. podzimní školy teoretické a výpočetní chemie?

• Úvod do počítačového modelování – základní pojmy a definice.
• Základní aproximace v kvantové chemii. Model nezávislých elektronů, korelační energie, MO LCAO metoda.
• Stručný přehled kvantově chemických metod.
• Metody založené na funkcionálu hustoty (DFT). Výměnný a korelační funkcionál.
• Srovnání tradičních ab initio a DFT metod.

• Koncept povrchu potencialní energie jako důsledek Bornovy-Oppenheimerovy aproximace (navázaní na přednáškový blok 'Elektronová struktura').
• Optimalizace molekulové geometrie: minima a sedlové body, optimalizační algoritmy, první a druhé derivace vlnové funkce podle souřadnic jader, gradienty, Hessian.
• Reakčni koordináta jako klíč k pochopení rychlostních a rovnovážných konstant chemických reakcí (bude dále rozvedeno v přednášce 'Termodynamické vlastnosti molekul').
• Srovnávání kvantově-chemických výpočtů struktury molekul s experimentálními daty.

• Empirický popis potenciální energie molekuly jako funkce její geometrie.
• Výpočetní mašinérie, pár poznámek k proteinům.
• Klasická molekulová dynamika.

• Základní charakteristiky biomolekulárních struktur a biochemických procesů, vliv okolí na studovaný chemický proces.
• Kvantově-mechanický popis objektů: výhody a omezení.
• Molekulově-mechanický popis objektů: výhody a omezení.
• Spojení kvantově-mechanického a molekulově-mechanického popisu: QM/MM metody.
• Rozhraní QM a MM části systému: "linkové(spojující)" atomy, různé metody vložení ("embedding") QM oblasti do MM systému.
• Aplikace: oblast použití QM/MM metod a jejich přesnost.

• Základy elektrostatiky. Coulombův zákon, elektrické pole, elektrostatický potenciál. Poissonova rovnice.
• Kvantově-chemické modely implicitní solvatace. Kavity. PCM model.
• Explicitní modely vody pro molekulovou mnechaniku.

• Jednoduché kvantově-mechanické modely.
• Standardní teorie rotačně-vibračního spektra.
• Výpočty vibračních frekvencí komplexních systémů.
• Nerigidní molekuly.
• Vliv prostředí na vibrační spektra molekul a iontů.

• Teoretický popis elektronicky vzbuzených stavů.
• Metody výpočtu.
• Dynamika molekul v elektronicky vzbuzených stavech.

• Molekulová struktura. Základní molekulové vlastnosti.
• Omezená platnost klasického vidění
• Kvantově mechanická racionalizace klasických strukturních charakteristik (molekulová geometrie, elektrické a magnetické momenty, ..) v rámci adiabatické separace pohybu elektronů a atomových jader (Born-Oppenheimerova aproximace).
• Extrakce strukturní informace z experimentálních (difrakčních a spektrálních) dat . Efektivní molekulové Hamiltoniány pro molekuly v elektrickém a magnetickém poli.
• "Skryté" molekulové vlastnosti (ultrastudené molekuly, vysoce excitované molekuly), nové výzvy ?

• Termodynamické veličiny v chemii a jejich význam.
• Stanovení termodynamických veličin metodami výpočetní chemie - statistická termodynamika, partiční funkce, soubory, vzorkování (metody MC a MD).
• Termochemická data použitím metod kvantové chemie.
• Termodynamika nekovalentních komplexů například v biochemii, použitím metod molekulové mechaniky.

• Slabé mezimolekulové interakce, složky interakčcní energie.
• Variační a poruchové metody výpočtu interakční energie.

• Definice bioinformatiky v kontextu chemických a strukturálních disciplín
• Strukturní genomika, bioinformatické algoritmy a příklady jejich aplikací
• Modelování vlastností bio a nanostruktur na základě jejich obecných vlastností

• Mezi základní nástroje studia molekul patří strukturní databáze. Přednáška se věnuje použití dvou databasí nejdůležitějších pro biologické a biochemické vědy, Protein Data Bank (PDB) a Cambridge Structural Database (CSD).