材料模拟与计算
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作者张鹏，关成波著
出版社山东大学出版社
ISBN9787560769349
出版时间2021-05
装帧平装
开本16开
定价35元
货号11210091
上书时间2024-07-05
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作者简介
目录
第1章 教学案例与实践
1.1 物质的结构与性质计算
1.2 原子位置的精确控制
1.3 声子计算及简正振动模式
1.4 截断能与k点取样测试
1.5 表面与吸附
1.6 有机大分子的计算
第2章 量子力学基础
2.1 波函数和薛定谔方程
2.2 力学量算符
2.3 角动量
2.4 中心力场和氢原子
2.5 全同性原理
2.6 定态微扰理论和变分法
2.7 量子多体问题
2.8 密度泛函理论
2.9 数值优化与几何优化
第3章 电子波函数与晶格动力学
3.1 布洛赫定理
3.2 近自由电子近似
3.3 等能面与能态密度
3.4 平面波方法
3.5 紧束缚近似
3.6 正交化平面波方法与赝势方法
3.7 晶格振动理论
3.8 三维晶格振动与声子
3.9 分子动力学简介
参考文献
内容摘要第1章教学案例与实践
学习量子力学时我们知道，薛定谔方程是不能直接求解多电子体系的。本教材从理论上讨论如何通过一系列的近似方法，来求解系统的能量，优化结构并计算体系的性质。本章先从实践开始，让学生体会如何去建模一个材料的结构，如何设置合理的参数进行计算，最后学会如何分析计算结果，得到研究对象的可观测宏观物理量。上机操作环境采用Materials Studio(MS)计算平台下的量子力学计算模块CASTEP和DMol。
1.1物质的结构与性质计算
建立模型是进行计算的第一步。首先，打开MS程序，选择新建一个Project，若不命名则会自动取名为Untitled。击菜单栏“View”下的“Explorers”，可以调出三个界面：Project界面、Properties界面和Job界面，其中灰色部分是工作界面。点击菜单栏“File”，打开一个新的结构文件3D Atomistic.xsd，会在工作区出现一个同黑板一样的新界面。
这就是三维建模界面，新建或输人的三维结构会显示在这里，可以把这个界面放大、充满整个工作区。MS自己建立的结构文件的后缀是“.xsd”。这里要注意的是新版本的MS可以向下兼容旧版本的文件，反之则不行。
我们以NaCl为例来建立晶胞，并计算某些物理性质。依次点击“Build”→“Crystal”
→“Build Crystal”，调出建模面板，默认的结构空间群为1P1，即编码为1号、对称性最低
的P1结构。这是一个周期性的结构，每个单元是边长默认为1nm的正方体，内部再没有其他对称性。设置晶格三边长分别为：a为5.64，b为5.64，c为5.64。然后点击“Build”→“Add Atoms”，通过元素周期表调出Na元素。打开“Options”面板查看现在的坐标是分数坐标，回到“Atoms”面板，在三边a、b、c中先后输入(0，0，0)、(0，0.5，0.5)……
精彩内容
本教材共三章：第1章引导学生进行计算凝聚态物理领域的实战操作，掌握在Materials Studio平台下运行性原理密度泛函理论的CASTEP和DMol3两个模块的基本技巧；第2章从量子力学的基本原理出发，介绍绝热近似、变分原理，最后引出哈特里-福克近似与密度泛函理论；第3章是相关理论在固体物理领域的应用。本书主要内容为电子波函数的计算和晶格振动理论。通过后两章的理论学习，学生可以结合第一章的计算机模拟案例，以晶体材料为主线，掌握从原理到应用的全过程。
本教材可作为普通高等学校物理类、材料类的高年级本科生、研究生的教学和科研用书，也可作为相关领域科研工作者的参考书。
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