Reaction Dynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Brouard, Mark

出品人:

页数:86

译者:

出版时间:1998-8

价格:$ 28.25

装帧:

isbn号码:9780198559078

丛书系列:

图书标签:

• 化学动力学
• 反应速率理论
• 分子动力学
• 过渡态理论
• 碰撞理论
• 化学物理
• 量子化学
• 非平衡态
• 表面反应
• 能量传递

好的，这是一本关于量子化学与材料科学交叉领域的图书简介，内容力求详尽且富有深度，完全围绕该主题展开，不涉及“Reaction Dynamics”这一特定书名所暗示的化学反应动力学内容。 --- 深入探索：量子尺度下的材料结构与性能（Quantum Architectures and Material Properties） 图书概述： 《量子尺度下的材料结构与性能》是一部面向高年级本科生、研究生以及科研人员的综合性专著。本书的核心目标是构建一个坚实的理论框架，用以理解和预测从原子、分子层面到宏观尺度下，材料的结构、电子态、以及由此衍生的物理和化学性质之间的内在联系。 在现代材料科学领域，性能的优化越来越依赖于对微观量子行为的精准控制。本书系统地梳理了连接量子力学基础与实际材料设计范式的桥梁，重点阐述了计算方法学在解决复杂材料问题中的应用，特别是针对那些传统半经验模型无法精确描述的新型功能材料。 全书内容分为四大核心部分：量子力学基础与计算方法论、电子结构理论在固体物理中的应用、先进材料体系的模拟案例分析，以及前沿计算方法的展望。 --- 第一部分：量子力学基础与计算方法论（Foundational Quantum Mechanics and Computational Methodologies） 本部分为后续深入探讨打下坚实的理论基础。我们从薛定谔方程的严谨推导出发，逐步过渡到适用于多电子体系的近似方法。 第一章：从基本原理到多电子波函数 详细回顾了基本的量子力学公设，重点讨论了角动量、自旋的量子化及其在电子结构描述中的重要性。针对多电子体系，深入探讨了泡利不相容原理的物理意义，引入了组态和空间对称性的概念。着重分析了变分原理在寻找基态能量中的核心地位，并为引入更复杂的近似方法做铺垫。 第二章：密度泛函理论（DFT）的精要 密度泛函理论（DFT）作为当前计算材料科学的基石，本书对其进行了详尽而批判性的探讨。内容涵盖了霍恩伯格-科恩定理的证明与意义，并详细剖析了 Kohn-Sham 系统的构建。本书不满足于仅仅介绍已有的交换关联泛函（LDA, GGA, Meta-GGA），而是深入比较了不同泛函在处理体系极化、范德华相互作用（vdW）以及电子激发问题上的优缺点，并介绍了如何通过自旋极化和Hubbard U（DFT+U）修正来弥补标准DFT对强关联体系的不足。 第三章：第一性原理计算的技术细节 本章侧重于计算实现的技术细节。详细介绍了平面波基组和其它局部基组（如高斯函数）的选择、周期性边界条件的应用（如倒易空间布里渊区积分）。特别关注了各种数值积分算法，如线性组合密度泛函理论（LCMTO）和拟波函数（PAW）势的构建原理，这些是实现高精度计算的关键技术。此外，还讨论了计算收敛性的判据、误差分析的系统方法以及如何有效地利用并行计算资源（如MPI和OpenMP）进行大规模模拟。 --- 第二部分：电子结构理论在固体物理中的应用（Electronic Structure in Solid State Physics） 本部分将理论方法应用于周期性固体结构，重点关注能带结构和晶体对称性。 第四章：晶体周期性与能带理论的建立 系统阐述了布洛赫定理及其在晶体周期性势场中的应用。详细讨论了晶体动量（k点）的概念，布里渊区的几何结构（如第一、第二布里渊区）。本书特别强调了费米能级的确定、能带结构的解读，以及如何通过分析能带结构的拓扑特征来区分导体、半导体和绝缘体。 第五章：对称性分析与群论在材料中的应用 晶体对称性是理解材料性质的强大工具。本章引入了空间群理论，详细讲解了点群和空间群的概念，以及不可约表示在确定电子态简并性和轨道耦合中的作用。通过具体实例，展示如何利用对称性分析来简化计算，预测光学跃迁的选择定则，并理解晶格振动（声子）的模式分类。 第六章：激发态与光学性质的计算 标准DFT主要描述基态性质。本章深入探讨了如何处理电子激发问题。核心内容包括：时空关联函数（GW方法），用于计算准确的电子激发能和准粒子性质；以及贝特-萨尔彼特（Bethe-Salpeter Equation, BSE），用于描述激子效应，准确预测吸收光谱和光致发光特性。这些工具对于设计光电器件至关重要。 --- 第三部分：先进材料体系的模拟案例分析（Case Studies in Advanced Material Systems） 本部分聚焦于当前材料研究的热点，展示如何运用前述理论工具解决实际的结构-性能问题。 第七章：新型二维材料的电子结构 重点研究石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）以及拓扑绝缘体。分析了俄斯特-卡林模型（Rashba 效应）在这些材料中如何影响电子输运。对于TMDs，详细分析了层数依赖的直接/间接带隙转变，并探讨了应变工程对能带结构的调控。 第八章：缺陷工程与掺杂效应的量化研究 材料的性能往往被缺陷所主导。本章详细探讨了如何使用超胞模型模拟点缺陷（空位、间隙原子、取代杂质）对材料电学和磁学性质的影响。量化分析了缺陷的形成能、扩散势垒，以及缺陷能级在带隙中的位置，为精确控制半导体和催化剂的活性中心提供了计算依据。 第九章：复杂氧化物与界面效应 处理钙钛矿结构和尖晶石结构等复杂氧化物体系，这些体系常伴随强电子关联和结构相变。重点讲解了如何利用超结构模型和多尺度耦合方法来模拟氧化物异质结中的电荷转移、界面极化以及维度效应导致的物性重构。 --- 第四部分：前沿计算方法的展望（Frontiers in Computational Materials Science） 本部分涵盖了面向未来的计算方法和挑战。 第十章：超越DFT：强关联体系的处理 讨论了在处理高价态过渡金属氧化物和稀土材料时，标准DFT的局限性。深入介绍了几种处理强关联效应的方法，包括DMFT（动态平均场理论）与DFT的耦合框架（DFT+DMFT），以及受限/无约束随机相位近似（RPA）在描述电子关联方面的潜力。 第十一章：从量子到微观的跨尺度模拟 材料性能涉及从皮秒到微秒、从纳米到微米尺度的信息。本章探讨了如何将第一性原理计算的结果（如力场参数、反应能垒）无缝接入到介观和宏观尺度模拟中，如分子动力学（MD）模拟、蒙特卡洛（MC）方法，以及有限元分析（FEA）的耦合策略。 第十二章：机器学习在材料设计中的融合 探讨了如何利用高通量计算生成的大数据来训练机器学习模型，实现对材料性质的快速预测（Materials Informatics）。讨论了数据表的构建、特征工程的选择（如晶体图神经网络 Crystal Graph Neural Networks, CGNNs），以及如何利用这些模型加速新材料的筛选和优化过程。 --- 总结： 《量子尺度下的材料结构与性能》不仅仅是一本计算方法的教程，更是一本深刻揭示材料本质的科学读物。它旨在赋能读者，使其能够利用最前沿的理论工具，在量子层面设计出具有特定功能的下一代先进材料。本书的结构逻辑清晰，理论推导严谨，并通过丰富的、与当前科研热点紧密结合的实例分析，确保了其实用价值和前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆