特色課程 原子空間

物理學家費因曼（Richard Phillips Feynman）20世紀奈米科技的大師，他當時在美國物理協會發表演說。他說：「在底層還有很多空間。」代表在很微小的地方還有很多的研究空間。這個故事後來成為奈米科技開啟的序曲，他還研究電腦如果愈做愈小會怎樣，發現歐姆定律已經不適用了！這個有別巨觀人類社會的原子奈米世界，目前已蓬勃發展，到處都是奈米科技的產品，然而高中生面對近代物理中的原子世界，雖然已聽過不少奈米故事介紹，卻仍然如同霧裡看花，認為原子世界內容抽象而遙不可及，例如測不準原理、量子力學波動方程、物質波等等。但是原子世界是充滿想像空間的，而且神秘而令人著迷，再加上奈米科學知識不斷推陳出新，例如奈米碳管(carbon nanotube)、 石墨烯(graphene)的發現、、半導體材料的能帶材料計算的預測，這些新穎的課題都圍繞在高中生的好奇心中，構織成一副似是而非的破碎圖像，為了要讓高中生喚起好奇心而又不迷失在陌生的原子世界之中，因此提出一個費因曼想像的特色課程，利用電腦叢集計算奈米材料。

塊材金屬銅的電子態密度

奈米材質跟一般的塊材性質有哪些不同呢?如果奈米物質的性質和一般塊材的性質有不同的話，是不是全世界的材料都要研究一遍呢? ... <<費因曼想像的特色課程 >>

<<課表>>                      任教老師 李柏翰 

高一上課名單

第一週    9/5      費因曼眼中的奈米材料 (物理實驗室2)

第二週    9/12    電腦叢集怪獸  (物理實驗室2) (平行運算簡介)(MPI)(從平行到雲端運算_01)(從平行到雲端運算_02)(分散式系統理論)(電腦硬體PCDIY) (快速安裝 pxe_kickstart) (Sun Fire X4170 安裝手冊)(國網 mpi test)

HPL :  (install 安裝講義 )

第三週    9/19    走上程式設計之路  (物理實驗室2) (C語言基礎入門)(指標)(簡易C++)

第四週    9/26    你是未來的Linus Torvalds? (物理實驗室2) (系統基礎入門) (簡單指令)

第五週    10/3    分子模型實作工作坊: 1. 江戶時代的算額問題與立體幾何 2. 碳二十的實作(台大化學系教授 金必耀主持)(物理實驗室2)  當日活動記錄照片

同學認真聽課模樣

江戶時期數學

 沈思的夏軒安 與 金教授 與 許威 

附中女學生  C20模型完成與教授們 合影

物理與化學老師 與 金必耀 左家靜教授 合影

化學老師參與實作

碳20 我來了 

金教授 與  廖家緯

金教授 與 許威 

洪靖㻛 與 金教授

碳20 完成圖

附中張主任與 教授 合影

師大附中校長 洪仁進（左起） ,台大化學系 金必耀教授, 國網中心 左家靜教授, 李柏翰老師

第六週    10/10  放假，停課

第七週    10/17   分子軌道，晶體的週期性與對稱性 (電腦教室) (ppt) (ppt1)

第八週    10/24   OpenMPI的安裝  (電腦教室) (ppt)(pdf)

第九週    10/31   Wien2k材料計算的安裝  (電腦教室) (pdf), FLAPW(pdf), Stoner model(pdf), TB alloy introduction(pdf) , V4O10 DFT calculation (pdf)

第十週    11/7     愛國歌曲比賽，停課

第十一週  11/14 銅金屬能階與電子態密度  (電腦教室) (pdf) (Cu DOS) (Cu2InMn struct and DOS)

第十二週  11/21 走進MD(分子動力學) 與量子力學  (物理實驗室2)(Amber_簡介_1) (Amber_蛋白質_2)(Amber_藥物_3)  (Basic_Concept_for_Quantum_Mechanics)(lecture02)

量子力學演示

 同學輕鬆學習

同學輕鬆學習

第十三週  11/28 分子模型實作工作坊:1. 講演─分子類比計算：從富勒烯、石墨烯到豐富多彩的奈米碳結構2.實作─碳六十的模型實作(台大化學系教授 金必耀主持)(物理實驗室2) (台大化學系教授 金必耀主持)

台大化學系教授 金必耀開講

世界最長11個鎳金屬之金屬串分子

同學聚精會神組裝C60模型

同學聚精會神組裝C60模型

 洪靖㻛 同學問教授問題

實習老師們賣力實作

    台大化學系 金必耀教授，第一個完成C60模型 劉宇軒同學， 李柏翰老師

               金必耀教授， 李柏翰老師，洪廷鈞同學， 左家靜教授

第十四週  12/5   校慶，停課

第十五週  12/12  Wien2k銅金屬材料計算(1)  (物理實驗室2) (Blaha ppt)(第一原理簡介)

第十六週  12/19  銅金屬電子態密度繪圖(3) (電腦教室)

第十七週  12/26  看見石墨烯與碳奈米管 (物理實驗室2)
第十八週   12/27 補課(期末考)考試範圍,5份文件:  固態材料 (ppt1)(ppt2) ，Wien2k計算(pdf) ，(Linux簡單指令) ，(C語言基礎入門: 寫一個 1+2+.. 100 C程式) (物理實驗室2)

第十八週   1/2     停課放假

第十九週   1/9     各組發表研究成果 (物理實驗室2)


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pscp order
PC  <==  Linux
pscp -r s1jphl00@140.110.122.62:/work4/s1jphl00 .

PC  ==>  Linux
pscp -r test\  s1jphl00@140.110.122.62:/work4/s1jphl00/
pscp * s1jphl00@140.110.122.62:/work4/s1jphl00/

Linux  ==> Linux
scp -r s1jphl00@140.110.122.62:/work4/s1jphl00/test .

myself  ==> myself

cp -r /work4/s1jphl00/test /u1/s1jphl00
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進階物理 (Scientific work )

1. Po-Han Lee, Introduction to Projector augmented wave method, 2005 (ppt) (pdf)

2. Z. R. Xiao and P. H. Lee, The electronic structures and magnetic property of V4O10-x (ppt) (ref)

3. Z. R. Xiao, Brief View of FLAPW method (ppt)

4. Z. R. Xiao, Host Po-Han Lee, 師大附中資優教育物理課程--固態材料計算, 2010 (ppt1)(ppt2)(ppt3)(ppt4)
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News (20140911) :公布研究題目 (共計8組 每組4-5人，每人限定 1個題目) 
1. Linux kernel  (CentOS) 研究: 研究Linux內部運算核心  (作業系統)
2. 串珠分子模型理論與實作:  (分子模型)
3. HPL (High Performance Linpack)，也叫高度平行計算基準測試: (解矩陣運算，測效能)
通過對高性能計算. 機採用高斯消元法求解一元N 次稠密線性代數方程組的測試
4.CFD計算流體力學: OpenFOAM安装與實作 (流體力學計算)
5. MD分子動力學模擬的程式:  LAMMPS分子模擬計算 (奈米材料計算)
6. 固態材料計算: WIEN2K 計算 (材料計算)
7. C and C++程式設計 and 平行程式設計  (程式)
8. 基礎量子力學理論推導:   (物理)
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好站連結 
1. 串珠分子模型的建構 
2.鳥哥的Linux 私房菜
3. 國家高速網路與計算中心
4. 使用 Ubuntu Linux 12.04 與 OpenMPI 架設 Cluster
5.  The CentOS Project 
6. 想學程式設計，你怎麼能錯過這 31 個學 Coding 的網站
7. Installation/Linux/OpenFOAM-2.2.0/CentOS SL RHEL
8. openmpi的安装步骤参考www.openmpi.org的faq就能搞定了

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感謝網路上一些作者無私的奉獻，教材有些來自網路已附上原本作者之名