Avís important
La guia docent és provisional.
La versió en PDF de la guia docent pot tardar uns dies en estar disponible al DDD.
Simulació de Matèria Tova: Aplicacions en Bionanomaterials
Codi: 45739Crèdits: 3
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Nanociència Aplicada: de Materials a Dispositius / Applied Nanoscience: From Materials to Devices | OP | 1 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Jordi Faraudo Gener
- Correu electrònic :
- jordi.faraudo@uab.cat
Equip docent
- Jean-Didier Pierre Marechal
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
No hi ha requisits acadèmics previs per matricular-s'hi. Com que es tracta d'un curs de computació, és desitjable tenir interès pels ordinadors (la programació o computació de manera general). És útil tenir coneixements previs de Python o altres llenguatges de programació, però no és essencial.
Objectius
L'objectiu d'aquest curs és proporcionar mètodes de simulació computacional per estudiar sistemes nanomètrics de matèria tova. El terme ampli de matèria tova inclou molts materials organitzats (i autoorganitzats) a la nanoescala en un estat entre sòlid i líquid, en què l'entropia, l'ordre i el desordre juguen un paper substancial. Inclouen, entre d'altres, des de polímers, hidrogels, cristalls líquids, vesícules, nanopartícules (orgàniques i inorgàniques) i materials supramoleculars fins a matèria biològica (des de biomolècules com ara àcids nucleics, proteïnes, lípids i els seus agregats fins a virus). El curs cobrirà alguns dels conceptes teòrics bàsics emprats per descriure aquests nanosistemes (com ara fluctuacions i soroll, autoacoblament o acoblament i reconeixement molecular) des d'una perspectiva pràctica i computacional.
Resultats d'aprenentatge
- CA19 (Dissenyar la modelització de materials tous mitjançant les tècniques de simulació apropiades.) Dissenyar la modelització de materials tous mitjançant les tècniques de simulació apropiades.
- CA20 (Comparar els resultats, si escau, de simulació de matèria tova amb dades experimentals de la propietat objecte d’estudi.) Comparar els resultats, si escau, de simulació de matèria tova amb dades experimentals de la propietat objecte d’estudi.
- KA18 (Identificar la tècnica computacional més adequada en la descripció de processos d’interacció entre nanomaterials i entitats biològiques.) Identificar la tècnica computacional més adequada en la descripció de processos d’interacció entre nanomaterials i entitats biològiques.
- KA19 (Identificar les equacions que regeixen la dinàmica molecular newtoniana i la dinàmica d’estructures.) Identificar les equacions que regeixen la dinàmica molecular newtoniana i la dinàmica d’estructures.
- SA24 (Fer servir programari lliure de dinàmica molecular per estudiar processos biològics i la seva interacció amb nanomaterials.) Fer servir programari lliure de dinàmica molecular per estudiar processos biològics i la seva interacció amb nanomaterials.
- SA25 (Programar amb Matlab o Python processos de creixement i biològics.) Programar amb Matlab o Python processos de creixement i biològics.
- SA26 (Analitzar les capacitats i restriccions fonamentals de les tècniques de simulació de matèria tova segons els termes que inclou el model.) Analitzar les capacitats i restriccions fonamentals de les tècniques de simulació de matèria tova segons els termes que inclou el model.
Continguts
L'assignatura consta de dues parts diferenciades:
- Introducció a la simulació de matèria tova: Introducció a les tècniques bàsiques de simulació (dinàmica molecular atomística i de gra gruixut i MonteCarlo). Exemples introductoris de sistemes de matèria tova seleccionats (els casos possibles són polímers, nanopartícules en solució, autoassemblatge de nanoobjectes, nanoporus).
- Aplicació a bionanosistemes: Aplicació en profunditat dels mètodes a sistemes biomoleculars, amb especial èmfasi en les proteïnes com a exemple paradigmàtic.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Sessions pràctiques | 38 | 1,52 | CA19, CA20, KA18, KA19, SA24, SA26 |
| Preparació de les sessions i treball previ amb materials de suport | 24 | 0,96 | CA19, CA20, KA18, KA19, SA24, SA26 |
| Projecte Final | 10 | 0,4 | CA19, CA20, KA18, KA19, SA24, SA26 |
La metodologia seguirà un model d'aprenentatge actiu, basat en la metodologia de classe parcialment invertida. En general, les sessions es desenvoluparan com a sessions pràctiques en què el protocol serà el següent:
1. Uns dies abans de la classe, es proporciona material introductori als coneixements teòrics i pràctics de la pràctica. (Vídeos introductoris per part dels professors, documents d'estudi, enllaços d'internet, etc.). Pot incloure alguns exercicis bàsics per resoldre.
2. El dia previst de cada sessió, els professors recapitulen breument els conceptes fonamentals i els/les estudiants desenvolupen casos pràctics sota la supervisió del professor.
3. Al final de la sessió, caldrà resoldre una prova en línia presencialment i d'una durada d'entre 10 i 20 minuts. No està permès fer la prova des de cap altra aula o lloc que no sigui l'assignat per la classe presencial.
Al final del mòdul, caldrà resoldre un projecte més avançat, relacionat amb els continguts del curs, que inclourà una presentació oral.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Prova breu al final de sessió (9 proves) | 45% | 3 | 0,12 | KA18, KA19, SA24, SA25, SA26 |
| Portafolis de treballs de classe | 10% | 0 | 0 | CA19, CA20, KA18, KA19, SA25, SA26 |
| Projecte Final | 45% | 0 | 0 | CA19, CA20, KA18, KA19, SA24, SA25, SA26 |
Es durà a terme una avaluació contínua mitjançant els següents instruments:
a) Proves obligatòries de sessió al final de les sessions pràctiques (es programaran unes 9 proves, subjectes a canvis) d'una durada d'entre 10 i 20 minuts. No es permet fer la prova des de cap altra aula o lloc que no sigui l'assignat per la classe presencial.
b) Un projecte de síntesi, final, que consisteix en un projecte més avançat basat en els continguts del curs que durà a terme l'estudiant. El lliurament del projecte inclou les dades originals (i totes les proves necessàries per demostrar l'autoria del treball), un informe escrit per l'estudiant i una presentació oral.
També caldrà mantenir un portafolis de les pràctiques i simulacions fetes a classe, que s'avaluarà.
Les activitats d'avaluació contínua tenen l'objectiu d'avaluar el seguiment diari de l'assignatura i, per tant, no són susceptibles de recuperació.
NOTA: L'ús d'eines d'IA només està permès per a aquells casos específics o tasques específiques explícitament autoritzades pel professor.
Bibliografia
Computer Simulation of Soft Matter:
1.- Carbone, P. (2025). Computational Methods for the Multiscale Modeling of Soft Matter. (1st ed.). Elsevier Science & Technology. Available in the library and online for UAB students.
Computer Simulation methods:
1.- Frenkel, D., & Smit, B. (2023). Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications (Third edition). Elsevier Science & Technology. Available in the library and online for UAB students.
2.- Berendsen, H. J. C. (2007). Simulating the Physical World: Hierarchical Modeling from Quantum Mechanics to Fluid Dynamics (1st ed.). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511815348 Available in the library and online for UAB students.
3.- Jensen, F. (2017). Introduction to Computational Chemistry (3e éd.). John Wiley & Sons. Available in the library and online for UAB students.
4.- Leach, A. R. (2001). Molecular modelling: Principles and applications (2nd ed.). Pearson Education. (Document físic disponible al Servei de Biblioteques de de la UAB)
Introductory texts on Soft Matter:
1.- Dutta, A. K. (2025). Soft Matter : Fundamentals and Applications (1st ed. 2025.). Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-96-0624-5. Available in the library and online for UAB students.
2.- Piazza, R. (2011). Soft matter : the stuff that dreams are made of (1st ed. 2011.). Copernicus Books. https://doi.org/10.1007/978-94-007-0585-2. Available in the library and online for UAB students.
3.- Jones, R. A. L. (Richard A. L. (2007). Soft machines : nanotechnology and life (1st ed.). Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oso/9780198528555.001.0001 Available in the library and online for UAB students.
Programari
- Python programming language including scientific libraries
- Google Collab
- VMD molecular visualization software
- OpenMM simulation package
- Autodock Vina
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TEm) Teoria (màster) | 1 | Anglès | primer quadrimestre | tarda |