Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fujimura, Yuichi/ Sakai, Hirofumi

出品人:

页数:250

译者:

出版时间:

价格:680.00 元

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isbn号码:9789812837226

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• Molecular Dynamics
• Electronic Structure
• Nuclear Dynamics
• Quantum Chemistry
• Computational Chemistry
• Spectroscopy
• Chemical Physics
• Ultrafast Science
• Molecular Simulations
• Ab Initio Methods

《计算化学基础与应用》 第一部分：计算化学的理论基石 第一章：量子化学的数学框架 本章深入探讨了描述分子体系电子结构的量子力学基本方程。我们将从薛定谔方程出发，详细阐述其在分子体系中的应用和求解策略。重点介绍波函数、算符以及能量本征值的概念，并对变分原理、摄动理论等近似方法进行详尽的数学推导和物理解释。讨论如何使用原子单位和波恩-奥本海默近似来简化实际问题。内容涵盖了数学工具的引入，如线性代数、微分方程在量子化学中的应用，为后续的计算方法打下坚实的理论基础。 第二章：电子结构方法：从半经验到从头算 本章系统梳理了现代计算化学中用于求解电子结构的主要方法。首先，回顾了早期的半经验方法（如CNDO、AM1），分析其局限性与适用范围。随后，重点聚焦于从头算（Ab Initio）方法。详细介绍 Hartree-Fock (HF) 方法的迭代求解过程，包括其核心的 Fock 矩阵构建和轨道收敛机制。深入探讨了基组理论，分析了高斯型函数的选择、集合基组（如STO-NG、Pople集合）以及极化函数和弥散函数的作用。随后，转向处理电子关联的后-HF方法，包括 Møller-Plesset 微扰理论（MP2, MP3, MP4）的原理、优缺点，以及耦合簇（Coupled Cluster, CC）理论（如CCSD, CCSD(T)）的精确性和计算成本的权衡。 第三章：密度泛函理论（DFT）的深入解析 密度泛函理论（DFT）是现代计算化学中最常用的工具之一。本章将 DFT 的核心概念—— Hohenberg-Kohn 定理和 Kohn-Sham 方程——进行透彻的阐述。重点讨论了交换关联泛函的重要性，从早期的 LDA (Local Density Approximation)、GGA (Generalized Gradient Approximation) 到后来的混合泛函和超交换泛函（如 B3LYP, PBE0）。分析了泛函选择对计算结果（特别是几何结构、振动频率和反应能垒）的敏感性。同时，讨论了如何处理非经典关联效应，例如范德华力（DFT-D 方法）的引入。 第二部分：分子模拟与动力学 第四章：分子力学与经典模拟 本章将视角转向经典分子模拟，重点介绍分子力学 (MM) 方法。详细讲解势函数（力场）的构建原理，包括键合项（伸缩、弯曲、扭转）和非键合项（静电相互作用和范德华力）。深入分析了各种经典力场（如 AMBER, CHARMM, OPLS）的适用范围和参数化过程。随后，介绍蒙特卡洛 (MC) 模拟方法，解释其采样策略（如 Metropolis 准则）以及在统计力学计算中的应用。 第五章：分子动力学模拟：理论与实践 分子动力学 (MD) 模拟是研究分子体系时空演化的强大工具。本章详细介绍 MD 模拟的基础，包括牛顿运动方程的数值积分算法（如 Verlet 算法及其变体）。探讨了如何处理模拟中的周期性边界条件和长程相互作用（如 Ewald 求和）。着重讨论了在不同系综下（NVT, NPT, NVE）的控制方法，包括温度和压力的调节技术（如 Nose-Hoover 算法和 Berendsen 控温）。本章还涵盖了从微观轨迹中提取宏观性质（如扩散系数、构象变化）的分析方法。 第六章：高级动力学方法与自由能计算 本章深入探讨了加速分子动力学模拟的技术，以克服能量势垒和时间尺度的限制。介绍过渡路径采样（如 Umbrella Sampling）和反应坐标的定义。重点讲解了自由能微扰（FEP）和热力学积分（TI）方法在计算配体-受体结合自由能中的应用。讨论了更现代的加速采样方法，例如 Metadynamics 和 Replica Exchange MD (REMD)，以及它们在解决复杂构象变化问题上的优势。 第三部分：计算化学的应用领域 第七章：反应机理与过渡态搜索 计算化学在解析化学反应路径中发挥着核心作用。本章详细介绍如何使用量子化学方法定位势能面上的驻点，包括稳定结构（最小值）和过渡态（一阶鞍点）。详细阐述了 Hessian 矩阵的分析方法，用于确认驻点的性质（振动分析）。介绍几种主要的过渡态搜索算法，如爬升搜索法 (Climbing Nudged Elastic Band, NEB) 和同步推移法 (Synchronous Transit Methods)，并讨论如何计算反应活化能和速率常数（如使用过渡态理论）。 第八章：光谱计算与性质预测 本章关注计算化学对分子光谱性质的预测。详细介绍如何从电子结构计算结果中推导各种光谱信息。包括振动光谱（红外和拉曼）的预测，重点是计算分子振动频率和偶极矩导数。对于电子光谱，讨论时间依赖性密度泛函理论 (TD-DFT) 在计算紫外-可见吸收、激发态和荧光性质中的应用。此外，还涉及核磁共振 (NMR) 屏蔽常数的计算和化学位移的解释。 第九章：凝聚相与材料计算 本章将计算方法扩展到更复杂的凝聚相体系。介绍团簇模型、溶剂化模型（如 PCM/SMD 连续介质溶剂化模型）在处理溶液相反应中的应用。讨论周期性边界条件下的固体材料计算，重点介绍晶格结构优化、能带结构计算以及对半导体和催化剂表面反应的模拟方法。探讨如何使用 DFT 结合 MD 来研究界面现象和材料表面的吸附过程。 第十章：计算结果的准确性评估与数据可视化 本章强调计算化学研究的可靠性和可解释性。系统讨论误差来源，包括基组截断误差、方法学误差（电子关联缺失）以及温度效应。介绍如何通过同系物外推法、比较不同级别理论计算结果来评估结果的收敛性。重点介绍现代分子可视化软件（如 VMD, PyMol, XCrySDen）在轨迹分析、分子轨道可视化和势能面描绘中的实践操作，确保计算结果能够被清晰、准确地传达。

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这本书的书名《Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems》一听就让人感觉充满了深度和挑战性。我一直对分子内部的精妙运作感到着迷，特别是电子和原子核在激发状态下是如何协同运动的。这本书的标题暗示了它会深入探讨这些微观世界的动态过程，这正是我一直以来想要了解的。想象一下，当分子吸收光能时，电子云会发生怎样的重排？原子核又会因此发生多大的振动和转动？这些问题在化学反应、光谱学以及材料科学中都扮演着至关重要的角色。我期望这本书能够提供清晰的理论框架，用严谨的数学工具和物理概念来解释这些复杂的现象。同时，我希望它能包含一些实际的案例研究，展示这些理论是如何被应用于理解和预测真实分子的行为的。例如，它或许会讨论飞秒光谱技术在捕捉分子瞬态过程中的作用，或者量子化学计算如何帮助我们模拟这些动力学过程。如果这本书能将抽象的理论与具体的实验观察联系起来，并且能用一种引人入胜的方式呈现，那它无疑将成为一本非常有价值的参考书。我期待着能够从中学习到前沿的知识，并将这些知识应用到我自己的研究领域中，进一步推动我们对分子世界的理解。

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《Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems》这个名字，如同一串解锁分子内部奥秘的密钥，深深地吸引了我。作为一名对微观世界充满好奇的学习者，我对电子和原子核在分子层面的复杂互动，以及这种互动如何决定分子的宏观性质和化学行为，一直有着强烈的求知欲。这本书的书名精准地概括了其研究焦点，让我相信它将是一部能够深刻揭示分子动态过程精髓的著作。我期待它能引领我走进电子云的波动、原子核的振动、以及两者之间千丝万缕的联系之中。想象一下，当分子处于激发态时，电子的重新分布会如何影响原子核的相对位置？这些动态变化又会如何影响分子的光谱性质、反应活性，甚至其在材料中的性能？我希望这本书能够提供清晰的理论框架，用严谨的语言解释这些动态过程的物理机制，并辅以必要的数学推导。如果书中还能包含一些关于如何通过实验手段（如超快光谱学）直接观察这些瞬态动力学过程的内容，那将是极大的惊喜。这本书无疑为我提供了一个探索分子运动深层机理的绝佳契机。

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我是在寻找关于分子动力学研究前沿进展时，注意到了《Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems》这本书。它的书名直接点明了其研究对象和核心内容，预示着这是一本能够深入探讨分子系统中电子和原子核协同运动规律的学术专著。我对于分子如何响应外界刺激，例如光、电场或化学配体的作用，并由此产生一系列动态变化的过程非常感兴趣。这本书的标题让我联想到诸如分子内能量转移、非绝热跃迁、以及光化学反应动力学等一系列复杂而迷人的课题。我期望它能够提供扎实的理论基础，详细阐述描述这些动力学过程的数学模型和物理原理，并且最好能引述一些经典的实验证据来支持这些理论。对于一个希望深入理解分子层面物理化学过程的研究者来说，这本书的出现无疑是一个令人振奋的消息。我特别希望能从中学习到如何量化和预测这些动力学过程，以便更好地设计和操控分子系统，实现特定的功能，例如开发更高效的太阳能电池，或者设计具有选择性的催化剂。

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我最近在书架上偶然发现了《Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems》这本书，当时就被它简洁而又内涵丰富的书名所吸引。作为一个对分子物理学和量子化学领域有着浓厚兴趣的业余爱好者，我一直渴望能找到一本能够系统地梳理并深入剖析电子和原子核动力学相关知识的著作。这本书的标题直接点出了其核心内容，让我充满了期待。我尤其希望这本书能够涵盖诸如分子激发态动力学、非绝热过程、以及能量弛豫机制等关键概念。想象一下，在光照或电场作用下，分子内部的电子会跃迁到更高的能级，而原子核也可能随之发生剧烈的振动或断裂。了解这些过程对于设计新型光电器件、催化剂，乃至药物分子都至关重要。我期盼这本书能够用清晰的语言，配以翔实的图示和实例，来阐述这些复杂的物理和化学原理。如果它还能介绍一些用于研究这些动力学的实验技术，例如时间分辨光谱或超快电子衍射，那将更令我欣喜。总之，这本书的书名所传递出的信息，正是吸引我去探索分子深层奥秘的强大动力。

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《Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems》这个书名，本身就蕴含着一种精妙而动态的科学美学。它直接指向了分子系统中最为核心和活跃的两个组成部分——电子和原子核——在不断变化的运动状态。对于我来说，这不仅仅是一本科普读物，更可能是一扇通往理解分子世界本质的窗户。我渴望从这本书中找到关于分子激发态如何演化、能量如何在电子和核之间传递、以及这些动态过程如何驱动化学反应的深入解析。例如，当一个分子吸收光子后，其电子结构会发生瞬时改变，这进而会影响原子核的势能面，导致核的振动加速，甚至可能引发化学键的断裂或形成。理解这些“电子-核耦合”效应，对于设计具有特定功能的光响应材料，或者控制化学反应的路径，都具有不可估量的价值。我希望这本书能够以一种系统而又不失生动的方式，介绍相关的理论模型，比如多斯-克莱因理论，或者 Born-Oppenheimer 近似及其局限性。如果书中还能包含一些描述如何通过先进计算方法模拟这些复杂动力学过程的内容，那么它对我来说将是一笔无价的财富。

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