分子模拟的原理和应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:世界图书出版公司北京公司

作者:Andrew R.Leach

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-09-01

价格:82.0

装帧:

isbn号码:9787506234023

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 教科书
• 分子力学
• 分子模拟
• 分子动力学
• 蒙特卡洛
• 计算化学
• 材料科学
• 物理化学
• 生物物理
• 统计物理
• 建模仿真
• 科学计算

纳米材料的计算设计与性能预测 本书旨在为材料科学家、化学家、物理学家以及相关领域的工程技术人员提供一本全面而深入的参考手册，专注于利用先进的计算方法对纳米材料进行设计、模拟和性能预测。 在21世纪，纳米技术的飞速发展极大地推动了从能源存储到生物医学等多个前沿领域的技术革新。然而，实验制备往往耗时且成本高昂，面对浩如烟海的潜在纳米结构，如何高效地筛选出具有特定功能的材料成为关键瓶颈。本书正是为了应对这一挑战而编写，它系统地梳理了从基础理论到前沿应用的计算工具链，重点阐述如何通过精确的模拟来指导实验工作，加速新材料的发现进程。 第一部分：计算材料学的基石与方法论 本书伊始，首先奠定了计算材料学所需的坚实理论基础。我们详尽地介绍了描述物质微观结构和相互作用的核心理论框架，侧重于那些在纳米尺度下尤为重要的物理化学原理。 第一章：量子力学基础与电子结构计算 本章深入探讨了应用于材料模拟的量子力学基础。详细讲解了薛定谔方程在多电子体系中的应用，并重点剖析了密度泛函理论（DFT）的原理、优势与局限性。我们不仅涵盖了交换-关联泛函的发展历程（如LDA、GGA、Meta-GGA），还对如何精确处理纳米体系中涉及的电子关联效应和范德华相互作用进行了深入讨论。此外，针对周期性边界条件与有限尺寸体系（如量子点、纳米线）的计算策略差异进行了对比分析。实践层面，本章提供了关于选择合适的赝势（Projector Augmented Wave, PAW；Ultrasoft Pseudopotentials, USPP）以及基组（如平面波、高斯型轨道）的实用指南，确保读者能够根据模拟体系的性质做出最优选择。 第二章：经典力学模拟与分子动力学 在处理大规模或涉及复杂动力学过程的纳米系统时，经典分子动力学（MD）模拟是不可或缺的工具。本章详细介绍了牛顿运动方程的数值积分方法（如Verlet算法），以及如何构建和应用精确的分子力场（Force Fields）。本书特别关注了适用于纳米材料的势能函数，包括对金属、半导体和有机/聚合物纳米结构常用的嵌入式原子法（EAM）、Tersoff势以及各种构建的化学势场（如CHARMM, AMBER）。我们还讨论了如何通过动力学模拟来研究界面扩散、相变过程以及热力学性质的计算。对于涉及非平衡态过程的模拟，本章引入了更高级的采样技术，如增强采样方法（Umbrella Sampling, Metadynamics）在理解势能面地形中的应用。 第三章：跨尺度的集成与多尺度建模 纳米材料的性能往往是跨越不同时间与空间尺度的复杂涌现现象。本章的核心在于介绍如何有效地连接量子尺度、介观尺度和宏观尺度。我们将详细阐述从高精度量子计算结果中提取参数以用于低成本的介观模拟（如Coarse-Graining，粗粒化）的方法。此外，如何将材料的微观结构信息（通过MD或DFT获得）有效地映射到有限元分析（FEA）等宏观力学模型中，以预测器件级别的性能，也将作为重点内容。 第二部分：纳米材料的特定模拟范例 本部分将理论方法应用于当前最热门的几类纳米材料，展示计算模拟在解决实际工程问题中的强大威力。 第四章：二维材料（如石墨烯及其衍生物）的电子与机械性能 二维材料因其独特的电子结构和超高的机械强度成为研究热点。本章聚焦于如何使用第一性原理计算二维材料的能带结构、载流子有效质量和狄拉克锥的重构。我们详细分析了层间耦合（如扭曲双层石墨烯中的魔角效应）的理论描述。在机械性能方面，本书阐述了如何通过拉伸/剪切应力弛豫计算其杨氏模量、断裂韧性和缺陷（如空位、位错）对强度的影响。 第五章：纳米催化剂的表面反应动力学模拟 催化是纳米材料最核心的应用之一。本章侧重于使用DFT和反应路径搜索算法来模拟表面催化反应。内容涵盖了吸附能的精确计算、反应能垒的确定（如NEB方法）以及如何解释不同晶面（Facet）对反应选择性的影响。我们还会讨论如何通过模拟溶剂效应（如PCM模型）和电化学环境来更真实地描述纳米催化剂在工作状态下的性能。 第六章：量子点与纳米晶体的光物理性质 量子点的光电特性受其尺寸和表面化学环境影响极大。本章重点介绍如何使用时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）或更高级的GW-BSE方法来预测吸收光谱、激子结合能和辐射寿命。我们将探讨尺寸量子限域效应的量化，以及如何通过表面钝化或掺杂策略，利用计算手段指导合成具有特定发射波长的量子点材料。 第七章：纳米复合材料与界面工程 现代纳米材料设计越来越依赖于构建异质结和复合结构以实现协同效应。本章系统地分析了界面处的电子转移、电荷分离和机械粘结强度。模拟重点将放在如何通过改变界面结构（如应变、缺陷排列）来优化电荷传输效率，这对于太阳能电池和光电器件的开发至关重要。 第三部分：计算结果的验证、分析与展望 第八章：计算方法的局限性与实验关联 任何模拟结果都必须经过审慎的验证。本章讨论了计算结果与实验测量值进行有效对比的关键指标和策略，包括如何量化模拟误差。我们强调了计算预测在指导实验优化中的作用，而非完全取代实验。此外，本章还探讨了大数据、机器学习（ML）在加速材料筛选流程中的新兴应用，为读者描绘了未来计算材料学的发展蓝图。 本书的编写风格力求严谨而实用，每一章节都辅以大量的概念图示和针对性的计算案例分析，旨在帮助读者不仅理解“如何做”，更能深刻理解“为何如此做”。通过系统学习，读者将能独立地运用先进的计算工具，解决纳米材料设计与性能优化中的复杂科学问题。

评分☆☆☆☆☆

有没有更好的，新出版的，这本毕竟是2003年的，现在都9102年了。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

此书绰号“黑宝书”，又被称作分子模拟领域的圣经，是计算化学与生物信息学领域的经典。内容丰富，章节架构合理，入门科普与参考工具两相宜。 　　分子模拟，早期溯源可以直追20世纪30年代，Andrews提出分子力学的基本思想；实际发扬广大，其实要到1980s。分子力学成为...  

评分☆☆☆☆☆

此书绰号“黑宝书”，又被称作分子模拟领域的圣经，是计算化学与生物信息学领域的经典。内容丰富，章节架构合理，入门科普与参考工具两相宜。 　　分子模拟，早期溯源可以直追20世纪30年代，Andrews提出分子力学的基本思想；实际发扬广大，其实要到1980s。分子力学成为...  

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常简洁有力，那种深邃的蓝色调一下子就抓住了我的目光，让人联想到浩瀚的宇宙和微观世界的复杂性。我一直对物理学的前沿领域很感兴趣，特别是那些能将理论与实际计算结合起来的学科。拿到书后，我首先被它排版的气质所吸引，字体选择既典雅又不失现代感，阅读起来非常舒适，即使是面对复杂的公式和图表，也不会感到眼花缭乱。内容上，这本书显然是在构建一个宏大的知识框架，它似乎不是那种只罗列公式和结论的教科书，而更像是一位经验丰富的导师在娓娓道来，引导你如何像科学家一样去思考和建模。我尤其欣赏它在引入概念时的循序渐进，那种层层递进的逻辑感，让人在不知不觉中就能理解那些原本看似高不可攀的物理图像。这本书无疑为那些渴望深入探索计算科学核心思想的读者提供了一张高质量的路线图，它不仅仅是知识的搬运工，更像是思维方式的塑造者。从第一眼的触感，到阅读过程中的心流体验，都显示出编撰者在细节上的极致追求，这种对专业精神的尊重，是任何严肃的学术书籍都应具备的品质。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在实验室里与数据打交道的工程师，我对于工具书的实用性要求是极高的，这本书在“可用性”这一维度上，无疑是超乎预期的。我发现它在讲解各种模拟技术（比如蒙特卡洛方法或分子动力学）时，总是会紧跟着给出实际操作中的“陷阱”和“优化技巧”。这不像很多学术著作那样，写完理论就戛然而止，留下读者在实际操作中自行摸索。它更像是手把手地带着你走过每一个构建模型的关键步骤，从系统的边界条件设置，到时间步长的选择，每一个决策的背后都有着深刻的物理或统计学考量。特别是它对不同尺度的模拟方法（从量子到介观）的适用性分析，非常精辟。这本书的语言风格介于严谨的学术报告和深入浅出的技术手册之间，非常适合需要快速掌握一门新技术的专业人士。它的价值在于，它不仅告诉你“怎么做”，更重要的是让你明白“为什么这样做是对的，而另一种做法可能带来灾难性的后果”。

评分☆☆☆☆☆

我最近读完这本关于计算物理学的著作后，最大的感受是它的“野心”——它试图在一个相对紧凑的篇幅内，为我们勾勒出整个模拟领域的基础哲学和实践路径。市面上很多同类书籍要么过于偏重数学推导而缺乏直观的物理图像，要么就是案例堆砌而基础理论单薄。然而，这部作品似乎找到了一个绝妙的平衡点。它没有回避那些晦涩难懂的理论基础，但处理方式极其巧妙，不是采用枯燥的证明，而是通过大量的类比和思想实验，将那些抽象的概念“实体化”。我个人特别欣赏它对算法效率和误差分析的讨论，这部分内容对于真正想将模拟技术应用于解决实际工程问题的读者来说，简直是金矿。它教会我们如何批判性地看待每一次计算结果，而不是盲目地相信屏幕上的数字。更难得的是，它似乎还隐约触及了未来研究的一些方向，比如如何将人工智能的优化方法融入传统的分子动力学模拟中去，这让这本书的价值远远超出了一个简单的入门指南，更像是一份对未来研究者的“思想动员令”。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对物理学的理解一直停留在比较宏观的层面，对于微观世界的精确计算一直感到有些力不从心。在阅读这本书之前，我总觉得分子层面的模拟是少数顶尖研究团队才能掌握的“黑箱”技术。但这本书的出现，彻底改变了我的看法。它用一种非常人性化的叙事方式，拆解了这些复杂的计算模型，让我意识到，即便是最复杂的模拟，也是建立在少数几个核心的、可理解的物理定律之上的。它就像是为我打开了一扇通往微观世界的大门，而且这扇门的设计非常人性化，没有生涩的锁扣。我尤其赞赏其中对经典力学在微观尺度下应用的探讨，那种对近似和理想化的深刻反思，体现了作者对科学本质的深刻洞察。这本书的阅读体验是渐进式的，初期可能需要一些耐心去消化基础概念，但一旦跨过这个门槛，后续的学习就会变得异常顺畅，你会发现自己看待材料、化学反应甚至生物过程的视角都变得更加立体和精确了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识密度是令人敬畏的，每一次翻阅都像是在进行一场高强度的脑力训练。它显然是为那些已经具备一定数理基础的读者准备的，内容上没有任何的妥协，无论是对统计热力学的要求，还是对数值积分方法的掌握，都保持着极高的专业水准。我个人最欣赏的是，作者并没有将模拟视为一个封闭的工具，而是将其置于更广阔的科学方法论的背景下进行讨论。书中探讨了如何设计一个好的计算实验，如何验证和校准模型，以及如何在计算资源有限的情况下做出最优的策略选择。这种系统性的、方法论层面的提升，是任何只关注特定应用的书籍所无法比拟的。它培养的不是一个简单的“代码运行者”，而是一个能够独立设计、执行和解释复杂计算项目的“问题解决者”。这本书的厚重感，不仅来自于页面的多寡，更来自于其内容所承载的深度和广度，它无疑会成为我书架上需要反复查阅和深思的经典之作。

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这是第一版。影印的字太小

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