Электронное строение: вчера, сегодня и завтра квантовой химии
Химический факультет

Курс ориентирован на слушателей с естественнонаучных факультетов – всех тех, кто (хотя бы в минимальном объеме) знаком с основами квантовой механики и кому интересны базовые концепции, применяемые при описании и изучении электронных состояний самых разных систем, от отдельных атомов, молекул и кластеров до фрагментов конденсированных фаз. При этом на первой лекции основные постулаты и идеи, лежащие в основе квантовой механики, будут сформулированы и обсуждены в рамках «наглядной физики», так что более важно даже не знакомство с «теорией квантов», а способность спокойно воспринимать дифференциальные и интегральные выражения, которые практически всегда могут быть интерпретированы с использованием наглядных моделей, а их решения проанализированы в рамках привычных физических представлений.

Курс отчасти перекликается, но кардинально отличается от стандартного учебного курса «Квантовая химия», который автор читал на протяжении ряда лет на химическом факультете. Главное отличие состоит в том, что с самого начала будут рассмотрены не только базовые концепции ныне широко распространенных методов описания электронного строения молекул, но и альтернативные (менее известные, но не менее концептуально обоснованные) подходы. Будут освещены их достоинства, недостатки, области применения и ограничения; проведено их сопоставление с точки зрения эффективности вычислительных алгоритмов и «качества» описания многоэлектронных систем. При этом внимание будет уделено не только основным, но и возбужденным электронным состояниям молекулярных систем в контексте как стационарного существования последних, так и их взаимодействий между собой в ходе химических превращений. Будут очерчены вариации квантовохимических методов, нацеленные на повышение их точности и устранение некоторых внутренних ограничений. В завершение будут рассмотрены перспективы применения машинного обучения в сочетании с идеологией квантового Монте-Карло.