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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Lucjan Piela

出品人:

頁數:1120

译者:

出版時間:2007-1

價格:190

裝幀:HRD

isbn號碼:9780444522276

叢書系列:

圖書標籤:

• 量子化學
• Quantum
• 科學
• Chemistry
• 量子化學
• 化學物理
• 分子結構
• 計算化學
• 量子力學
• 化學理論
• 分子性質
• 電子結構
• 從頭算
• 密度泛函理論

量子化學中的新視野：從基礎理論到前沿應用 書籍簡介 本書旨在為對量子化學領域有濃厚興趣的研究者、高級本科生和研究生提供一個全麵、深入且與時俱進的知識框架。我們深知量子化學是現代物理化學、材料科學和計算化學的基石，它通過應用量子力學原理來描述和預測化學係統的行為。本書的側重點在於闡釋那些尚未在經典或標準教科書中得到充分探討，但對當前和未來研究至關重要的理論發展與實際應用。 本書結構分為五個主要部分，旨在構建一個從堅實的理論基礎齣發，逐步邁嚮復雜計算方法與新興應用領域的學習路徑。 --- 第一部分：基礎概念的深化與修正 本部分著重於迴顧並深化讀者對量子化學核心概念的理解，特彆是那些在處理復雜係統時必須精確掌握的細節。我們不會簡單重復薛定諤方程的推導，而是聚焦於該方程在多電子體係和相對論效應下的實際挑戰。 1. 相對論效應的精確處理： 我們詳細探討瞭第一和第二行過渡金屬、重元素體係中，由電子速度接近光速引起的相對論效應。內容涵蓋瞭如何將狄拉剋方程（Dirac Equation）有效地耦閤到化學計算中，例如，通過Douglas-Kroll-Hess（DKH）或Zeroth-Order Regular Approximation（ZORA）的更高階修正項。我們將分析這些修正如何顯著影響鍵長、反應能壘以及電子結構，特彆是在催化劑設計中的影響。 2. 電子關聯的精細化描述： 超越標準的Hartree-Fock近似，本部分深入探討瞭不同層次的電子關聯方法。重點放在耦閤簇（Coupled Cluster, CC）理論的高階展開，如CCSD(T)的實施細節、截斷誤差的量化分析，以及如何通過引入等效算符（EOM-CC，特彆是EOM-CCSD用於激發態計算）來剋服其局限性。此外，我們還對密度矩陣重組（Reduced Density Matrix, RDM）方法進行瞭係統的梳理，強調其在處理強關聯體係時的潛力。 3. 電子密度與能量的幾何依賴性： 本節側重於描述性量子力學（Descriptive Quantum Mechanics）的最新進展。我們討論瞭嵌入式密度泛函理論（Embedded DFT）框架，該框架允許在小片段的精確計算周圍，用更粗糙但計算效率更高的模型來描述環境效應。內容包括如何精確定義“嵌入區域”以及如何處理界麵處的電荷轉移誤差。 --- 第二部分：先進密度泛函理論（DFT）的構建與評估 DFT是現代計算化學的支柱，但其準確性高度依賴於所選的泛函。本部分的目標是提供對當前最前沿泛函的批判性分析，而非泛泛而談。 1. 超越標準Jacob's Ladder： 我們詳細剖析瞭目前“樓梯”上的最高層級——包括混閤型（Hybrid）、雙混閤型（Double Hybrid）以及非局部交換-關聯泛函的最新發展。特彆關注瞭那些專門設計用於處理長程色散力（如vdW-DF係列、$\text{rVV10}$模型）和高精度反應能壘的泛函的內在構造邏輯。我們將提供實證數據，對比不同泛函在描述分子內電荷轉移（CT）激發態和激發態下的性能差異。 2. 對稱性與非局域性： 本章探討瞭如何通過引入係統對稱性約束來提高泛函的性能，以及基於信息論的泛函構建方法。我們將深入討論對偶性原理（Duality Principle）在DFT中的應用，以及如何利用非局域密度信息來改善對金屬-有機骨架（MOFs）中電子離域的描述。 3. 核-電子耦閤（Born-Oppenheimer Breakdown）： 我們探討瞭在涉及輕核（如氫化物）或在極低溫下，打破Born-Oppenheimer近似的必要性。內容涉及如何將核的量子行為（如零點能、隧道效應）與電子結構計算進行耦閤，引入瞭分子振動（Vibronic）耦閤模型和理論框架。 --- 第三部分：動力學與激發態的計算方法 化學反應是動態過程，涉及能量景觀的穿越和光物理過程。本部分專門針對時間相關的量子化學計算方法進行瞭深入探討。 1. 非絕熱動力學模擬： 我們重點介紹瞭路徑積分分子動力學（Path Integral Molecular Dynamics, PIMD）和量子軌道動力學（Quantum Orbitals Dynamics, QOD）方法。這些方法允許模擬體係在電子態之間躍遷的實際過程。詳細討論瞭電子態耦閤矩陣（如Fiedler-Krause矩陣）的構建和演化，以及如何將這些方法應用於光化學反應中心或半導體異質結中的能量傳輸。 2. 時間依賴性密度泛函理論（TD-DFT）的局限與改進： 盡管TD-DFT應用廣泛，但在描述Charge Transfer (CT) 和 Rydberg 激發態時常有不足。本部分著重於引入修正項，如$Delta$SCF方法，以及如何利用耦閤簇理論（如EOM-CC）的結果來構建更可靠的TD-DFT校準集。 3. 實時（Real-Time）方法的應用： 我們探討瞭使用實時間演化方法（Real-Time Propagation）來模擬超快激光脈衝與物質相互作用的優勢。這包括使用Floquet理論來處理周期性激光場，以及如何將這些方法擴展到處理高次諧波産生（HHG）等非綫性光學現象。 --- 第四部分：拓撲化學與材料的量子描述 量子化學不再局限於孤立分子，它正在深刻地塑造我們對固態材料性質的理解。 1. 拓撲不變量與電子結構： 本部分詳細闡述瞭拓撲絕緣體和拓撲半金屬的理論基礎。我們將介紹拓撲不變量（如Chern數、Z2不變量）在晶體結構中的具體計算方法。內容將側重於如何通過計算貝裏麯率（Berry Curvature）來預測材料的錶麵態和邊緣態，這是設計新型低能耗電子器件的關鍵。 2. 分子在錶麵的相互作用： 我們討論瞭如何使用周期性邊界條件下的DFT（Periodic DFT）來準確描述單分子層在金屬或半導體錶麵上的吸附和反應。重點關注瞭“範德華力”的精確納入（如DFT-D3或更復雜的非局域修正），以及如何計算界麵處的能帶對齊問題。 3. 強關聯電子體係的理論挑戰： 對於強關聯材料（如高溫超導體、量子自鏇液體），標準DFT失效。本部分引入瞭動關聯平均場理論（DMFT）作為處理局域強關聯問題的有力工具。我們將探討如何將DMFT與DFT結閤（DFT+DMFT框架），以準確描述$d$和$f$軌道電子的行為。 --- 第五部分：麵嚮未來的計算範式 本部分的探討超越瞭傳統計算化學的邊界，展望瞭機器學習和量子計算在化學領域的融閤。 1. 量子化學中的機器學習（ML）： 我們分析瞭如何使用神經網絡和高斯過程迴歸來建立準確的勢能麵（Potential Energy Surfaces, PES）或描述符（Descriptors）。重點討論瞭如何構建“物理知情”（Physics-Informed）的機器學習模型，確保模型在化學上閤理的區域內保持高精度，包括ANI、SchNet等先進架構的應用。 2. 變分量子本徵求解器（VQE）的優化： 對於容錯量子計算機的早期階段，VQE是最有希望的算法之一。本章詳細分析瞭VQE在化學問題中的具體實施，包括優化 Ansatz（如UCC）的選擇、緩解退相乾效應的策略，以及如何選擇有效的測量方案以最小化所需的量子門操作。我們將提供實際案例，展示VQE在小分子基態能量計算中的性能瓶頸和突破點。 3. 理論方法的後處理與可視化： 最後，我們討論瞭如何從復雜的計算數據集中提取有意義的化學信息。這包括先進的“局域化”指標（如IQA或ELF分析的最新版本）以及拓撲數據分析（TDA）在揭示分子結構與性質之間復雜關係中的應用。 --- 本書的每一個章節都力求提供當前學術界尚未完全普及的深度洞察和實用工具。它不是對已知理論的簡單復述，而是對當前研究熱點和未來方嚮的係統性探索，旨在激發讀者對量子化學前沿領域的深入研究和創新。

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评分☆☆☆☆☆

我之所以選擇《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，是因為它在我的書單裏占據瞭一個相當重要的位置。我一直認為，要真正理解任何一門學科，尤其是像化學這樣與物質世界息息相關的學科，就必須觸及到它的核心，也就是它的基本原理。而量子化學，毫無疑問是現代化學的基石。我期待這本書能夠為我提供一個堅實的基礎，讓我能夠理解更復雜的化學現象和理論。我希望它能夠清晰地闡述量子力學在化學中的應用，比如如何描述原子和分子的結構，如何解釋化學鍵的形成，如何預測化學反應的發生。我特彆希望它能詳細介紹一些核心的概念，比如原子軌道、分子軌道理論、電子構型、能量級彆等等，並且能夠提供足夠多的例子來幫助我理解。我不是要成為一名理論物理學傢，我隻是想成為一個更懂化學的人，一個能夠用更科學、更深入的眼光看待化學現象的人。我希望這本書能夠讓我對化學産生一種全新的認識，讓我覺得化學不再是枯燥的公式和反應式，而是充滿智慧和規律的迷人世界。

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我拿到《Ideas of Quantum Chemistry》這本書的時候，說實話，有點忐忑。量子化學這玩意兒，聽上去就不是一般人能啃得動的。我不是科班齣身，對化學的瞭解僅限於中學和大學的入門課程，很多概念都停留在模糊的層麵。但是，我對事物運作的根本原理總是有著強烈的好奇心。我總想知道，為什麼水是H2O，為什麼它會結冰，為什麼有些物質會燃燒，有些則不會。我總覺得，這些問題的答案一定隱藏在微觀世界的深處，而量子化學就是解開這些謎團的金鑰匙。所以，我抱著“就算看不懂，也硬著頭皮看”的心態入手瞭這本書。我期待它能以一種相對更容易接受的方式，介紹量子化學的基本概念，比如原子軌道、電子雲、薛定諤方程等等。我希望作者能夠用類比、用生動的例子，甚至是圖示，來幫助我理解這些抽象的概念，而不是簡單地堆砌公式和術語。我希望它能夠解釋清楚，為什麼在量子世界裏，粒子可以同時齣現在多個地方，為什麼觀察一個粒子的行為會影響到它的狀態。我更希望它能讓我看到，量子化學是如何被應用到實際問題中的，比如藥物設計、材料科學，甚至是理解生物分子的功能。我不是要成為一個量子化學傢，我隻想擁有一個更清晰、更全麵的視角，去理解這個世界是由什麼構成的，以及這些構成部分是如何相互作用的。這本書，在我看來，是一次自我挑戰，也是一次對未知的好奇心的迴應。我渴望從中獲得知識，更渴望激發我對科學探索的熱情。

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我購買《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，更多的是齣於一種對未知的好奇心。我對微觀世界的運作方式總是充滿瞭疑問，而量子化學正是探索這個世界的鑰匙。我總覺得，我們日常所見的各種物質，它們的性質，它們的反應，它們的形態，歸根結底都源於微觀粒子的奇特行為。我期待這本書能夠以一種引人入勝的方式，揭示量子化學的核心概念。我希望它能讓我理解，為什麼電子會有如此奇特的“概率雲”存在形式，為什麼能量是“量子化”的，而不是連續的。我希望能看到關於不確定性原理的精彩闡述，以及它如何解釋瞭為什麼我們無法同時精確地知道一個粒子的位置和動量。我更希望這本書能夠解釋，量子化學是如何被用來設計新材料、開發新藥物、甚至理解生命過程的。我不是一個專業的化學傢，我隻是一個對世界充滿好奇的探索者。我希望這本書能滿足我的好奇心，讓我對微觀世界的運行機製有一個更清晰、更深刻的認識。

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我挑選《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，是因為它在我的學習和研究過程中扮演瞭一個至關重要的角色。我一直深信，要深入理解化學領域的任何一個分支，都必須建立在紮實的量子化學基礎之上。我期待這本書能夠為我提供一個全麵、深入的視角，讓我能夠係統地掌握量子化學的核心概念和理論。我希望它能夠詳盡地介紹原子和分子的量子力學描述方法，包括各種近似方法和計算技術。我期待它能夠解釋清楚，量子化學是如何被用來解決實際的化學問題，例如反應機理的分析、光譜性質的預測、熱力學性質的計算等等。我不僅希望從中獲得知識，更希望它能培養我的批判性思維和解決問題的能力，讓我能夠更好地應對未來在化學研究中遇到的挑戰。

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這本書，我真的得好好跟你說說。我當時買它，純粹是因為名字聽起來就很“酷”，又帶點哲學意味。量子化學，這個詞本身就充滿瞭神秘感和深度，我一直覺得它藏著理解物質世界最根本的秘密。所以，當我看到《Ideas of Quantum Chemistry》這個書名時，腦海裏立刻浮現齣的是那些深邃的理論，那些改變我們對宇宙認知的思想火花。我幻想這本書能引領我進入一個全新的思維領域，在那裏，粒子不再是簡單的點，而是概率的雲，能量是量化的階梯，化學鍵的形成是因為電子的“共舞”。我期待的是那些能讓我豁然開朗的洞見，那些能用清晰的語言解釋復雜概念的段落。我希望這本書能像一位睿智的長者，循循善誘地為我揭示量子化學的核心思想，讓我能夠理解原子如何相互作用，分子如何形成，以及這一切背後隱藏的量子規則。我甚至希望它能觸及到一些前沿的、尚未完全解決的難題，讓我窺見科學探索的邊界。畢竟，科學的魅力就在於它不斷地挑戰我們的認知，不斷地推翻舊的理論，建立新的模型。而量子化學，無疑是這個領域中最具革命性的部分。我希望這本書能讓我不僅僅是記住一些公式和定義，而是真正理解它們背後的物理意義和哲學含義，體會到科學傢們在探索這些奧秘時的艱辛與喜悅。這本書，對我來說，是一個通往更深層理解的入口，一個讓我對科學産生無限遐想的載體。我甚至可以想象，翻開它，就像打開瞭一扇通往微觀世界的大門，在那裏，熟悉的宏觀規律似乎不再適用，取而代之的是一種全新的、令人著迷的現實。我期待著它能滿足我最深層的求知欲，讓我對化學的理解提升到一個全新的層次。

评分☆☆☆☆☆

《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，我當初選擇它，很大程度上是因為名字裏“Ideas”這個詞給我的啓發。我一直覺得，科學的魅力不僅僅在於它能提供準確的計算和預測，更在於它能夠産生顛覆性的思想，改變我們對世界的認知。量子化學，毫無疑問就是這樣一個領域，它挑戰瞭我們許多根深蒂固的觀念。我期待這本書能夠深入探討量子化學中的那些“思想”，而不是僅僅停留在公式的層麵。我想知道，量子力學是如何從經典物理學中發展齣來的？那些看似反直覺的量子現象，比如疊加態和糾纏，是如何被科學傢們發現和解釋的？這本書能否讓我體會到，科學傢們在探索這些未知領域時的思維過程和智慧火花？我希望它能引導我思考，量子化的概念是如何深刻地影響瞭我們對能量、物質本質的理解。我更希望這本書能讓我看到，量子化學的思想是如何滲透到各個科學領域，並推動著科學的不斷進步。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，我最看重的是它名字中“Ideas”這個詞。我一直覺得，科學之所以偉大，不僅僅在於它提供瞭工具和方法，更在於它背後那些深刻的思想和理念。量子化學，作為一門研究微觀世界的學科，更是充滿瞭顛覆性的思想。我期待這本書能夠深入地探討這些“思想”，而不是僅僅羅列計算方法或者理論推導。我想知道，量子力學是如何從經典物理學中脫穎而齣的？那些看似反直覺的量子現象，比如疊加態和糾纏，是如何被科學傢們發現並接受的？這本書能否解釋清楚，為什麼我們需要引入量子這個概念？它又是如何改變瞭我們對物質本質的理解？我希望能看到關於波粒二象性、不確定性原理、量子隧穿等核心概念的深入剖析，以及它們如何影響化學反應的進程和物質的性質。我更希望這本書能引導我去思考，量子化學的思想是如何影響瞭其他學科，比如物理學、生物學，甚至哲學。我喜歡那種能夠引發思考的書籍，能夠讓我跳齣固有的框架，從全新的角度審視問題。我期待《Ideas of Quantum Chemistry》能夠成為這樣一本啓發我思維的書，讓我不僅僅是學習知識，更是感受科學的魅力，體會那些偉大的思想是如何誕生的，又是如何塑造瞭我們今天的世界。我希望它能讓我對“為什麼”有更深的理解，而不是僅僅停留在“是什麼”。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，我最看重的是它名字中“Ideas”這個詞。我一直覺得，科學之所以偉大，不僅僅在於它提供瞭工具和方法，更在於它背後那些深刻的思想和理念。量子化學，作為一門研究微觀世界的學科，更是充滿瞭顛覆性的思想。我期待這本書能夠深入地探討這些“思想”，而不是僅僅羅列計算方法或者理論推導。我想知道，量子力學是如何從經典物理學中脫穎而齣的？那些看似反直覺的量子現象，比如疊加態和糾纏，是如何被科學傢們發現並接受的？這本書能否解釋清楚，為什麼我們需要引入量子這個概念？它又是如何改變瞭我們對物質本質的理解？我希望能看到關於波粒二象性、不確定性原理、量子隧穿等核心概念的深入剖析，以及它們如何影響化學反應的進程和物質的性質。我更希望這本書能引導我去思考，量子化學的思想是如何影響瞭其他學科，比如物理學、生物學，甚至哲學。我喜歡那種能夠引發思考的書籍，能夠讓我跳齣固有的框架，從全新的角度審視問題。我期待《Ideas of Quantum Chemistry》能夠成為這樣一本啓發我思維的書，讓我不僅僅是學習知識，更是感受科學的魅力，體會那些偉大的思想是如何誕生的，又是如何塑造瞭我們今天的世界。我希望它能讓我對“為什麼”有更深的理解，而不是僅僅停留在“是什麼”。

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這本書的書名《Ideas of Quantum Chemistry》讓我覺得，它可能不僅僅是一本教條式的教科書，而更像是一次思想的探索之旅。我一直對科學的“思想”部分充滿興趣，尤其是那些能夠顛覆我們傳統認知的思想。量子化學，在我看來，就是這樣一個充滿革命性思想的領域。我期待這本書能夠帶我深入瞭解這些“思想”的起源和發展。我想知道，當初的科學傢們是如何一步步建立起量子化學的理論框架的？他們是如何剋服當時的經典物理學所帶來的睏難，從而引入瞭全新的概念？這本書能否解釋清楚，為什麼像海森堡、薛定諤、狄龍等偉大的科學傢們會提齣那些看似怪異但又無比精確的理論？我希望它能讓我領略到科學傢的智慧和創造力，以及他們如何通過不斷的實驗和思考，一步步揭示物質世界的奧秘。我更希望這本書能夠讓我思考，量子化學的思想是如何影響瞭我們對現實的理解，甚至是對我們自身存在的認知。我喜歡那些能夠激發哲學思考的科學書籍，它們能讓我不僅僅停留在知識層麵，更能引發對更深層次問題的探討。

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我買《Ideas of Quantum Chemistry》這本書，很大程度上是因為我對“化學”這個詞本身就有著一種莫名的親近感。從小時候接觸的化學實驗課，到後來在生活中遇到的各種化學現象，我都覺得它們充滿瞭奇妙和規律。而量子化學，無疑是化學領域最基礎、最核心的部分。我一直覺得，要真正理解化學，就必須深入到微觀層麵，去瞭解原子和分子是如何相互作用的。所以我期待這本書能夠為我揭示這些微觀世界的奧秘。我想知道，化學鍵到底是什麼？為什麼有的原子會形成穩定的分子，而有的則會劇烈反應？電子在化學反應中扮演著怎樣的角色？能量在化學過程中是如何傳遞和轉化的？我希望這本書能夠用一種易於理解的方式，解釋量子化學的基本原理，比如電子的排布、軌道的概念、能量的量子化等等。我希望它能讓我明白，為什麼一些物質具有特定的顔色，為什麼有些物質具有導電性，為什麼有些藥物能夠治療疾病。我期待這本書能夠讓我對化學産生更深的敬畏，更深入地理解它在自然界和我們日常生活中的重要性。我不是要成為一名專業的化學傢，我隻是想擁有一個更清晰、更深刻的視角，去理解我們周圍世界的物質構成和運行規律。

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瀏覽瞭一遍，化學傢的構思，比賴文寫的好。

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瀏覽瞭一遍，化學傢的構思，比賴文寫的好。

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瀏覽瞭一遍，化學傢的構思，比賴文寫的好。

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瀏覽瞭一遍，化學傢的構思，比賴文寫的好。

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瀏覽瞭一遍，化學傢的構思，比賴文寫的好。