中国学科发展战略·理论与计算化学

图书标准信息

• 作者 国家自然科学基金委员会、中国科学院 著
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2016-07
• 版次 1
• ISBN 9787030489197
• 定价 168.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 735页
• 字数 980千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

本书回顾了理论与计算化学发展的历程，揭示了学科交叉的重要性以及化学理论的发展对整个化学进步的巨大推动作用；分析了国内外现状和发展趋势，展望了前景和面临的难题。提出了发展思路和战略性措施，建议促进学科发展的资助机制与政策。对学科涵盖的电子结构理论与计算方法、化学中的统计力学、微观反应机理和反应动态学、材料科学中的问题、生命科学与药物化学中的问题五个专题中的关键科学问题和重要前沿研究方向进行了深入探索和讨论。

 

 本书可供高层次管理专家做战略决策时参考，也可供研究生和有关科研人员阅读，有助于深化对学科发展趋势、发展前景的认识以及了解关键科学问题和前沿领域的重点方向。

 

【作者简介】

  本书由国家自然科学基金委员会与中国科学院联合发布。项目主持人为北京大学黎乐民院士。黎乐民院士现任北京大学化学与分子工程学院教授、博士生导师、院学术委员会主任、理学部和校学术委员会委员；兼任《稀土材料化学及应用》国家重点实验室学术委员会主任、《理论与计算化学》国家重点实验室学术委员会主任、《中国科学》（B辑：化学）执行副主编、《高等学校化学学报》副主编、《中国化学快报》副主编等学术职务。

【目录】

总序
前言
摘要
Abstract
总论理论与计算化学发展战略纵览
第一节理论与计算化学在基础科学中的地位
第二节学科内涵、发展历程与规律
第三节学科发展现状与发展态势
第四节发展战略思路
第五节发展方向：关键科学问题和学科重要研究前沿
第六节资助机制与政策建议
第七节小结
第一篇电子结构理论与计算方法
第一章电子结构理论与计算方法概述
第二章波函数电子相关方法的进展及展望
第一节引言
第二节多组态自洽场方法和组态相互作用方法
第三节耦合簇方法
第四节显式相关方法
第五节未来的发展方向
第三章量子化学中的密度矩阵重整化群方法
第一节引言
第二节DMRG传统的形式和语言
第三节矩阵乘积态
第四节算法中的微扰修正和noise的加入
第五节对称性的问题
第六节激发态的问题
第七节DMRG在量子化学中的新发展
第八节总结和展望
第四章价键理论方法
第一节引言
第二节从头算价键理论方法进展
第三节价键理论方法关键问题
第五章微扰理论的发展现状及展望
第一节引言
第二节单参考态微扰理论
第三节多参考态微扰理论
第四节显含r12的微扰理论
第五节MonteCarlo方法在微扰理论中的应用
第六节总结
第七节展望
第六章密度泛函理论基础进展及其与多体理论的关系
第一节引言
第二节发展现状综述和评价
第七章近似密度泛函的发展
第一节主要科学问题
第二节现有近似泛函的大致分类
第三节近似泛函的系统评测
第四节近似泛函的重要误差来源
第五节亟待解决的重大问题
第六节可能解决问题的途径
第七节20篇标志性论文
第八章TDDFT的发展与在激发态计算和开放体系中的应用
第一节引言
第二节历史与现状
第三节展望与建议
第九章多体格林函数方法
第一节引言
第二节理论框架
第三节发展历程
第四节发展趋势
第十章强关联材料的第一性原理电子结构理论
第一节引言
第二节基于对LDA/GGA修正的第一性原理方法
第三节基于格林函数的第一性原理多体理论方法
第四节结合模型哈密顿量的第一性原理方法
第五节总结与展望
第十一章相对论分子量子力学中的若干基本问题与解决方案
第一节引言
第二节相对论哈密顿
第三节相对论电子相关
第四节相对论电子性质
第五节结论与展望
第十二章量子蒙特卡罗方法
第一节引言
第二节变分蒙特卡罗方法
第三节实几何空间格林函数蒙特卡罗方法
第四节反对称组态空间蒙特卡罗方法
第五节蒙特卡罗方法中的激发态计算问题
第六节含时量子蒙特卡罗方法
第七节减少QMC计算误差的算法
第八节总结与展望
第十三章约化密度矩阵理论
第一节引言
第二节二阶约化密度矩阵理论
第三节一阶密度矩阵泛函理论
第四节总结
第十四章超大体系的处理方法
第一节引言
第二节大体系的量子化学计算方法
第三节超大体系的处理方法简述
第四节结论和展望

第二篇化学中的统计力学
第一章化学中的统计力学概述
第一节历史简介
第二节近20年重要进展及展望
第二章统计力学基础与涨落定理
第一节引言
第二节量子统计力学
第三节涨落定理的相关研究进展
第四节展望
第三章凝聚相量子动力学
第一节引言
第二节理论方法的主要进展
第三节总结与展望
第四章复杂分子体系电子激发态动力学理论方法
第一节引言
第二节理论方法的主要进展
第三节总结与展望
第五章数值路径积分方法展望
第一节引言
第二节虚时间路径积分：路径积分分子动力学/蒙特卡罗平衡统计方法
第三节基于路径积分的实时间动力学方法
第四节总结和展望
第六章增强抽样
第一节引言
第二节分子模拟研究存在的主要科学问题及增强抽样方法的发展
第三节展望
第四节小结
第七章粗粒化理论思想
第一节引言
第二节粗粒化方法发展历史、现状及挑战
第三节展望
第八章高分子统计理论与数值模拟
第一节引言
第二节高分子统计理论与数值模拟的现状与挑战
第三节展望
第九章生物分子统计模拟方法
第一节引言
第二节生物分子统计模拟方法的发展介绍
第三节展望

第三篇微观反应机理和反应动态学
第一章微观反应机理和反应动态学概述
第二章气相小分子体系量子动力学
——气相小分子体系量子动力学研究的突破性进展、面临的问题和展望
第一节引言
第二节发展历史和现状
第三节展望
第三章光化学反应机理和动力学
第一节引言
第二节历史和现状
第三节展望：未来重要发展方向和重点研究的科学问题
第四章热化学反应机理：气相和溶液中典型化学反应机理
——突破性进展、目前和未来要解决的重大问题和一些思路
第一节引言
第二节研究现状和面临挑战及相关重要进展
第三节展望
第五章多相催化理论研究进展
第一节引言
第二节发展历史和现状
第三节展望
第六章光催化反应及相关理论与计算研究
第一节引言
第二节拓展光催化材料的光谱响应范围
第三节提高光生载流子分离效率
第四节光催化理论研究中的计算问题
第五节总结与展望
第七章煤转化过程的理论与计算
——回顾与前瞻
第一节引言
第二节回顾过去、研究现状和存在的问题
第三节未来展望
第八章燃烧反应机理研究进展
第一节引言
第二节燃烧机理研究现状和存在的主要问题
第三节展望
第九章分子间弱相互作用与自组装理论
第一节引言
第二节分子间弱相互作用与自组装理论的发展及存在的问题
第三节展望

第四篇材料科学中的问题
第一章材料科学中的问题概述
——材料模拟对理论与计算化学的挑战
第一节结构预测对理论与计算化学的挑战
第二节面向材料功能预测的微观理论
第三节材料的生长微观机理与动态演化
第二章结构搜索方法
第一节科学问题
第二节稳态结构预测
第三节过渡态结构预测
第四节未解决的问题与展望
第三章复合材料表界面与微孔材料的计算模拟
第一节引言
第二节关键科学问题、解决思路、面临的主要困难和挑战
第三节展望
第四章非晶态材料理论计算领域的机遇与挑战
第一节引言
第二节非晶态材料计算发展概述
第三节非晶态材料计算方法面临的困难和挑战
第四节非晶态材料理论研究的解决方案
第五节总结与展望
第五章极端条件下的材料结构
第一节概述——主要科学问题
第二节发展历史和现状，解决问题的思路和面临的主要困难和挑战
第三节展望未来重要发展方向和重点研究的科学问题
第六章生长机理的理论研究：现状与展望
第一节引言
第二节晶体生长理论简介
第三节生长机理研究中的关键科学问题
第四节总结与展望
第七章光学材料的理论计算
第一节有机发光材料的理论与计算
第二节非线性光学材料的计算
第三节总结与展望
第八章电子传输材料的理论模拟
第一节引言
第二节无机半导体电荷传输
第三节有机半导体电荷传输
第四节低维碳材料
第五节分子电子学
第六节展望
第九章磁性材料与自旋调控
第一节科学问题
第二节理论与方法发展
第三节磁性材料设计与自旋调控
第四节前景与展望
第十章新型光伏材料与热电材料的理论模拟
第一节新型光伏材料
第二节热电材料

第五篇生命科学与药物化学中的问题
第一章生命科学与药物化学中的问题概述
第二章生物大分子的量子化学计算与分子力场
第一节引言
第二节生物大分子的量子分块计算方法
第三节生物分子力场与极化效应
第四节量子力学和分子力学（QM/MM）组合计算方法
第五节展望
第三章生物分子动力学模拟方法
第一节引言
第二节分子模拟方法
第三节蛋白质配体相互作用自由能计算
第四节粗粒化多尺度模型
第五节展望
第四章生物分子中的电荷与能量转移
第一节引言
第二节电子转移过程
第三节质子转移过程
第四节质子耦合电子转移过程
第五节生物分子中的电荷和能量转移发展前景展望
第五章蛋白质结构与功能
第一节引言
第二节蛋白质结构预测
第三节金属蛋白质
第四节膜蛋白质
第五节蛋白质/蛋白质相互作用
第六节前景与展望
第六章蛋白质设计
第一节引言
第二节蛋白质设计
第三节蛋白质结构、功能与设计发展前景展望
第七章核酸与生物膜
第一节引言
第二节核酸和蛋白质核酸相互作用
第三节生物膜
第四节战略展望
第八章生物大分子信号传导和网络
第一节引言
第二节生物分子自组装
第三节拥挤现象
第四节生物分子相互作用及信号传导
第五节生物分子网络
第六节网络药理学
第七节展望第九章药物设计与开发
第一节引言
第二节分子对接
第三节打分函数
第四节药效团、结构活性关系
第五节药物治疗的微观作用机理
第六节药物设计中的化学信息学
第七节药代动力学性质和毒性预测
第八节药物设计新思路
附录关于建立“计算化学软件平台专项”的建议
关键词索引