Electronic Density Functional Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Dobson, John F.; Das, Mukunda P.; Vignale, G.

出品人:

页数:404

译者:

出版时间:1998-04-30

价格:USD 199.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780306458347

丛书系列:

图书标签:

• 量子化学
• 密度泛函理论
• 电子结构
• 计算化学
• 物理化学
• 材料科学
• 从头算
• DFT
• 分子模拟
• 固体物理

好的，这是一份关于一本不同图书的详细简介，内容不涉及“Electronic Density Functional Theory”这本书： 《从宏观到微观：现代材料的计算模拟与设计》 书籍定位： 本书旨在为材料科学、凝聚态物理、化学工程以及相关领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一套全面而深入的理论框架与计算方法，用以理解和预测复杂材料在不同条件下的物理和化学性质。本书的重点在于构建连接实验观测与原子尺度机理的桥梁，特别强调多尺度建模的综合应用。 核心内容概述： 本书共分为六个主要部分，系统地涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛主题。 第一部分：材料计算模拟的基石 本部分首先回顾了经典力学在材料模拟中的基础地位，重点介绍了分子动力学（MD）模拟的理论基础，包括牛顿运动方程的求解、温标和压强控制算法（如Nosé-Hoover、Parrinello-Rahman）以及系综的选择。随后，深入探讨了经典力学在描述介观尺度现象时的局限性，并引入了统计力学在连接微观相互作用与宏观热力学性质中的关键作用。详细阐述了蒙特卡洛（MC）方法在构象采样和平衡态性质计算中的应用，包括Metropolis准则的精确实现。 第二部分：量子力学基础与第一性原理方法 此部分聚焦于量子力学在描述电子结构中的核心地位。首先，对薛定谔方程的求解难题进行了分析，随后详细介绍了半经验方法（如Extended Hückel Theory）的原理和适用范围，作为过渡。重点深入讲解了第一性原理方法的构建： 1. Hartree-Fock (HF) 理论： 阐述了变分原理、Slater行列式、Fock算符的推导及其在电子结构计算中的应用与固有限制（如缺乏电子关联）。 2. 后-HF 方法的引入： 详细描述了系统簇展开（CISD）、耦合簇（CC）理论以及微扰理论（MPn）如何逐步纳入电子关联效应，并分析了它们的计算复杂度和精度权衡。 第三部分：介观尺度的连接——经典势场的构建与应用 本部分探讨了如何从量子层面获取信息，并将其转化为描述原子间相互作用的有效势函数，这是实现大规模分子动力学模拟的关键。 1. 经验势场（Force Fields）： 详细分析了常见的势函数形式（如Lennard-Jones、Morse、弹簧模型）及其在分子模拟中的应用。 2. 嵌入式原子法（EAM）与刚性键模型： 重点介绍了用于金属和合金的EAM势的物理图像和参数化过程，探讨了其在描述晶格形变和缺陷形成能方面的优势。 3. 势函数参数化与验证： 讨论了如何利用实验数据或高精度量子化学计算结果对势函数进行拟合、验证和外推，确保模拟结果的物理可靠性。 第四部分：多尺度模拟的集成策略 现代材料科学研究已超越单一尺度的限制，本部分专注于如何有效地衔接不同尺度的计算模型。 1. 耦合方法： 详细介绍了QM/MM（量子力学/分子力学）方法的架构，包括嵌入式边界、耦合机制（如静电耦合、轨道重叠处理）及其在催化、生物材料界面研究中的应用。 2. 粗粒化模型（Coarse-Graining）： 探讨了从原子级别信息到介观级别描述的降维策略，包括密度匹配法和基于能量的映射方法，以及如何保持粗粒化模型对关键自由度的敏感性。 3. 耗散粒子动力学（DPD）与格子玻尔兹曼方法（LBM）： 介绍了这些方法在流体动力学和软物质模拟中的应用，展示了其如何与更精细尺度的模拟结果进行信息交换。 第五部分：特定材料体系的计算模拟 本部分通过案例研究，展示了前述理论和方法在解决实际材料问题中的威力。 1. 缺陷工程与扩散动力学： 运用MD模拟研究点缺陷、位错的运动和相互作用，预测材料在高低温下的扩散系数和激活能，并结合Kinetics Monte Carlo (KMC) 方法模拟长期演化过程。 2. 界面与表面现象： 探讨了如何使用第一性原理计算表面吸附能、反应能垒，并利用MD模拟研究固-液界面（如电池电极界面）的结构弛豫和离子传输机制。 3. 高熵合金与无序系统： 讨论了如何利用高通量计算筛选候选材料，并通过模拟探讨随机固溶体中局部结构涨落对材料性能的独特影响。 第六部分：计算结果的分析与可视化 本部分关注如何有效地从海量的模拟数据中提取有意义的物理信息，并进行清晰的展示。 1. 统计分析技术： 重点讲解了自由能景观（Free Energy Landscape）的构建、伞形采样（Umbrella Sampling）和Metadynamics在确定反应路径和稳定构象中的应用。 2. 结构表征： 介绍了径向分布函数（RDF）、配对分布函数（PDF）、对称函数以及用于识别晶体结构的序参量计算方法。 3. 数据可视化工具： 推荐并演示了用于轨迹分析和三维结构渲染的常用软件库及其在结果解释中的重要性。 本书特色： 本书的结构设计强调理论的严谨性与计算的实用性相结合。它不仅教授了“如何计算”，更深入剖析了“为何选择此方法”以及“结果的局限性在哪里”。通过大量的实例和明确的数学推导，读者将能熟练掌握跨越不同尺度的计算工具链，为未来的材料设计和性能优化提供强有力的理论支撑。本书特别关注了现代计算资源（如高性能计算集群）的利用效率和并行化策略。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆