Computer Simulations in Condensed Matter pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Ferrario, Mauro (EDT)/ Ciccotti, Giovanni (EDT)/ Binder, Kurt (EDT)

出品人:

页数:598

译者:

出版时间:2006-12-04

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540352839

丛书系列:

图书标签:

计算
Simulations
Matter
Condensed
condensed matter
computer simulations
physics
materials science
modeling
science simulation
theorem
thermodynamics
quantum simulation

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具体描述

洞悉物质的量子密码：从原子尺度到宏观现象的计算模拟之旅这本引人入胜的书籍将带您踏上一段穿越物质世界奥秘的计算模拟之旅，深入探索从微观原子尺度到宏观物理现象的复杂关联。如果您对材料的特性如何源于其 constituent particles 的相互作用感到好奇，渴望理解量子力学原理如何在实际材料中显现，并希望掌握利用先进计算技术预测和设计新型材料的强大工具，那么这本书将是您的理想选择。本书聚焦于量子蒙特卡洛方法，一种强大的数值技术，能够直接解决描述多体量子系统的薛定谔方程，而无需依赖任何经验参数或近似。我们将从头开始，详细介绍量子蒙特卡洛方法的理论基础，包括其核心算法，例如变分蒙特卡洛 (VMC) 和扩散蒙特卡洛 (DMC)，并深入剖析它们在处理强关联电子系统中的优势。您将学习如何构建精确的试探波函数，这是 VMC 计算准确性的关键，并理解 DMC 如何通过模拟量子粒子的“虚时演化”来克服 VMC 的局限性。通过一系列精心挑选的案例研究，我们将展示量子蒙特卡洛方法在揭示凝聚态物质丰富现象方面的强大能力。您将深入了解：超导体的量子行为：我们将剖析高温超导体和传统超导体中的电子配对机制，以及量子蒙特卡洛模拟如何帮助我们理解这些材料在低于临界温度下表现出的零电阻特性。您将看到模拟如何揭示复杂的电子-电子相互作用在驱动超导性中的关键作用。量子磁性材料的丰富相图：从简单的磁铁到复杂的磁性合金，我们将探索磁有序的起源，包括铁磁性、反铁磁性和自旋液体等现象。通过模拟，您将能够可视化电子自旋的相互作用如何形成宏观磁场，并理解不同晶体结构和化学组成如何影响材料的磁学特性。电子关联效应在功能材料中的体现：我们将探讨强关联电子系统，例如过渡金属氧化物，它们常常表现出非平凡的电子行为，如 Mott 绝缘体和重费米子系统。您将学习如何使用量子蒙特卡洛方法来计算这些材料的电子能谱、电导率和热容等关键物理量，从而理解电子之间的强相互作用如何导致反常的电子行为。拓扑材料的奇特属性：我们将介绍近年来备受关注的拓扑绝缘体、拓扑半金属等新型材料。您将学习如何通过量子蒙特卡洛模拟来识别和表征材料中的拓扑相位，并理解拓扑保护的电子态如何赋予这些材料独特的导电性和鲁棒性。材料设计与预测的前沿应用：本书将不止步于理论的探讨，还将展示如何将量子蒙特卡洛方法应用于实际的材料设计和预测。您将学习如何系统地探索不同的元素组合和晶体结构，以发现具有特定性能的新型材料，例如更高效的催化剂、更优良的半导体或更强大的磁性材料。除了核心的量子蒙特卡洛方法，本书还将触及与其紧密相关的其他计算技术，并探讨它们在凝聚态物理研究中的作用。您将了解：密度泛函理论 (DFT) 的概念与局限性：虽然 DFT 在材料科学中应用广泛，但其对强关联系统的描述往往不够准确。本书将对比 DFT 与量子蒙特卡洛方法的异同，并说明在何种情况下量子蒙特卡洛方法是不可或缺的。晶格模型的简化力量：为了更清晰地展示物理原理，我们将引入一些简化的晶格模型，如 Hubbard 模型和 Heisenberg 模型，并说明量子蒙特卡洛方法如何有效地求解这些模型，从而获得深刻的物理洞察。高性能计算的重要性：量子蒙特卡洛方法的计算成本较高，因此，本书也将讨论如何利用高性能计算资源，如 GPU 加速和并行计算，来高效地执行这些模拟，从而处理更大、更复杂的系统。本书旨在为研究生、博士后研究人员以及对计算凝聚态物理充满热情的资深研究者提供一份全面而深入的指南。无论您是希望扩展您的研究工具集，还是希望深入理解物质的量子本质，这本书都将为您提供宝贵的知识和技能，帮助您在探索物质世界的道路上不断前进。通过掌握本书介绍的计算模拟技术，您将能够独立地设计和执行计算实验，解读复杂的模拟结果，并为下一代功能材料的发现和应用做出贡献。