Quantum Mechanics in Chemical Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Golding, R. M./ Tennant, W. C.

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:

价格:618.00 元

装帧:

isbn号码:9781863356053

丛书系列:

图书标签:

• 量子力学
• 化学物理
• 量子化学
• 分子物理
• 光谱学
• 原子物理
• 从头算
• 密度泛函理论
• 微扰理论
• 量子统计

《量子化学与材料设计》 本书深入探讨了量子化学原理如何应用于现代材料科学的研究与设计。在概述量子力学基本概念的基础上，重点阐述了密度泛函理论（DFT）等计算化学方法在预测材料结构、电子性质、光学行为及反应动力学等方面的强大能力。 核心内容涵盖： 量子力学基础回顾： 简洁而清晰地回顾了薛定谔方程、波函数、算符、量子态等核心概念，为后续材料应用打下理论基础。 计算化学方法详解： 详细介绍了常用的量子化学计算方法，如Hartree-Fock（HF）、后-HF方法（MPn、CI、CC）以及现代计算化学的基石——密度泛函理论（DFT）及其各种泛函。重点分析了不同方法的优缺点、适用范围及精度。 电子结构理论与材料性质预测： 阐述了如何利用量子化学计算获得材料的电子密度、能带结构、态密度、分子轨道等关键信息，并进一步预测其导电性、光学吸收与发射光谱、磁性以及催化活性等。 分子动力学与化学反应模拟： 介绍了结合量子化学计算的分子动力学方法，用于研究材料在不同温度和压力下的动态行为，以及模拟化学反应路径、过渡态和反应速率，为理解化学过程提供微观视角。 材料设计中的量子化学应用实例： 提供了广泛的实际应用案例，包括但不限于： 半导体材料： 计算新型半导体材料的能带隙，优化掺杂浓度，设计高性能电子器件。 催化剂设计： 预测金属、氧化物或分子催化剂的活性位点，分析吸附物与催化剂之间的相互作用，指导设计高效催化剂用于能源转化、环境保护等领域。 功能材料： 研究有机光电材料（如OLEDs、OPVs）的发光和电荷传输机制，设计具有特定光学响应或传感功能的材料。 二维材料： 探索石墨烯、过渡金属二硫化物（TMDs）等二维材料的电子和机械性质，分析其表面化学和界面行为。 超分子体系与药物设计： 应用量子化学方法研究分子识别、自组装过程，并将其应用于小分子药物的设计与优化，预测药物与靶点的结合强度。 软件工具与实践指导： 提供了使用主流量子化学计算软件（如Gaussian, VASP, Quantum ESPRESSO等）进行实际计算的初步指导，包括输入文件构建、输出文件解析以及结果可视化等。 本书旨在为化学、物理、材料科学及相关领域的学生、研究人员和工程师提供一个坚实的理论框架和实用的工具箱，使他们能够利用量子化学的强大力量，理解现有材料的性能，并创造出具有突破性功能的新型材料。通过理论与计算的结合，本书鼓励读者积极探索材料科学的未知领域，推动科学发现和技术创新。

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坦白讲，我抱着一种略微挑剔的眼光来审视这本**《Quantum Mechanics in Chemical Physics》**，毕竟市面上的量子力学相关书籍汗牛充栋。这本书的独特之处，在于它对“动力学”的关注，这往往是静态的电子结构理论所忽略的。它在讨论散射理论和反应速率理论时，展现出一种罕见的洞察力。作者并没有满足于仅仅介绍时间依赖的薛定谔方程，而是深入探讨了过渡态理论（Transition State Theory）的量子力学基础，以及如何将量子效应，例如零点能的量子修正，引入到经典的热力学速率常数计算中去。这种将微观的量子行为与宏观的化学反应动力学连接起来的尝试，是极其有价值的。我发现它对“非绝热过程”的讨论尤为精彩，例如电子态之间的电子-振动耦合如何驱动分子间的能量转移，书中通过Feshbach投影算符的介绍，提供了一个非常严谨的理论框架去理解这些复杂的能量转换路径。这种跨越静态结构和动态过程的视野，让这本书的实用价值大大提升，不再仅仅是关于“分子是什么样子”，而是更进一步阐述了“分子如何变化”。

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这本书的排版和图示设计，对于一本涉及如此高深理论的专著来说，简直是视觉上的享受。**《Quantum Mechanics in Chemical Physics》**在图表的使用上非常克制，但每一张图都恰到好处地起到了增强理解的作用。我尤其赞赏它对Born-Oppenheimer近似的讨论部分，它没有采用那种教科书式的线性论述，而是从势能面（Potential Energy Surface, PES）的概念出发，通过清晰的二维或三维图形，直观地展示了核运动与电子运动的解耦是如何实现的。更妙的是，当作者开始讨论超出这个近似的范畴时，比如在描述激发态动力学时，那些复杂的电子-振动耦合矩阵元，是通过精巧的示意图来辅助解释其物理意义的，避免了纯符号运算带来的枯燥感。对比我读过的其他几本侧重于固体物理的量子力学教材，这本书的“化学味”更浓，它似乎在时刻提醒读者，所有的抽象运算最终都要回归到可观测的分子性质上，比如吸收光谱的形状、荧光寿命的长短。对于那些对视觉学习敏感的读者来说，这本书的图文并茂的风格，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。

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我手里这本**《Quantum Mechanics in Chemical Physics》**，说实话，它的前三分之一部分，关于基础量子力学的铺陈，稍显冗长了一些，尤其是对于那些已经学过标准量子力学课程的读者来说，可能需要略微跳读。然而，一旦进入到化学应用的部分，这本书的价值就立刻凸显出来了。作者在处理对称性与群论在分子振动和电子结构中的应用时，展现了惊人的深度和广度。我特别欣赏它对不可约表示（Irreducible Representations）在判断分子轨道对称性和选择定则时的详尽论述，这部分内容往往是其他教材一笔带过，但这本书却花费了大量的篇幅，辅以清晰的分子点群示例，比如C2v和D3h，让我对“对称性如何限制了量子态的可能性”有了全新的认识。此外，它对电子结构计算方法的介绍，虽然可能没有专门的计算化学书籍那样详尽，但其对Hartree-Fock方法、密度泛函理论（DFT）的基本哲学思想和局限性的阐述，却达到了一个极佳的平衡点——既能让你明白其核心思想，又不至于陷入复杂的算法细节而迷失方向。对于希望将理论知识转化为实际分子模拟的读者，这本书提供的理论框架是无可替代的基石。

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要说这本**《Quantum Mechanics in Chemical Physics》**有什么让我感到略微遗憾的地方，那大概是在分子哈密顿量对电子自旋的完整处理上。诚然，它覆盖了自旋的引入和泡利不相容原理，这是基础层面的要求，但对于更前沿的、涉及强关联电子体系或激发态电子结构问题时，其深度略显保守。例如，在处理分子激发态的电子结构时，对耦合簇（Coupled Cluster）方法或更先进的MCSCF/MRCI方法的讨论，更多是作为结论性的陈述，而非深入的推导过程。这使得那些期望直接将这本书作为进行高精度计算的理论指导的读者可能会感到意犹未足，他们可能还需要参考专门的计算化学书籍来补充具体的算法细节。然而，从一个更宏观的“化学物理”的角度来看，也许这种选择是故意的——目的是确保读者掌握的是“为什么”要用这些方法，而不是“如何精确地编程实现”这些方法。因此，这本书更像是为构建一个坚实的量子力学哲学和应用框架而设计的，它成功地让化学家们能够自信地与理论物理学家对话，理解他们使用的数学工具背后的深刻含义，而非仅仅是停留在“调用软件”的层面。

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这本**《Quantum Mechanics in Chemical Physics》**，简直是为我这种理论物理和化学交叉领域的学生量身定做的宝典！我得说，它在阐述量子力学的基本原理时，那种由浅入深的逻辑推进，简直是教科书级的典范。特别是它对薛定谔方程在分子体系中的应用，讲解得细致入微，完全没有那种为难初学者的晦涩感。我记得我之前看其他教材时，很多高深的数学推导总是让我望而却步，但这本书里，作者巧妙地将复杂的算符和矩阵理论，与我们熟悉的原子轨道、分子轨道理论紧密结合起来。它不是生硬地罗列公式，而是每一步推导都伴随着清晰的物理图像。比如，它解释如何用变分法来近似求解多电子体系的哈密顿量时，那种层层剥茧的叙述方式，让我第一次真正体会到“近似”在物理学中的美感和必要性。至于角动量理论和微扰论的部分，更是下了大功夫，用到了大量的化学实例来佐证理论的有效性，比如光谱学中对精细结构的解释，这对于理解光谱数据背后的量子本质至关重要。总的来说，它成功地搭建了一座坚实的桥梁，让原本抽象的量子概念，扎根在了具体的化学物理现象之中，非常适合作为研究生入门的教材，或者给资深研究人员作为查阅和温故知新的工具书。

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