Physico-Chemistry of Solid-Gas Interfaces pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Lalauze, Rene

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2008-11

价格:£ 130.00

装帧:

isbn号码:9781848210417

丛书系列:

图书标签:

固体表面
气体吸附
界面化学
物理化学
表面科学
催化
材料科学
吸附剂
界面现象
表面能

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具体描述

Fundamental elementary facts and theoretical tools for the interpretation and model development of solid-gas interactions are first presented in this work. Chemical, physical and electrochemical aspects are presented from a phenomenological, thermodynamic and kinetic point of view. The theoretical aspects of electrical properties on the surface of a solid are also covered to provide greater accessibility for those with a physico-chemical background. The second part is devoted to the development of devices for gas detection in a system approach. Methods for experimental investigations concerning solid-gas interactions are first described. Results are then presented in order to support the contribution made by large metallic elements to the electronic processes associated with solid-gas interactions.

新书推荐：面向材料科学与工程的计算模拟导论作者： [作者姓名，例如：张伟、李芳] 出版社： [出版社名称，例如：科学出版社、麻省理工学院出版社] 出版日期： [具体月份，年份] ISBN： [ISBN 码] --- 内容简介本书旨在为材料科学、化学工程、物理学及相关领域的初级研究人员和高年级本科生提供一套系统而实用的计算模拟方法导论。在当代科学研究中，实验观察往往需要理论模型的支撑，而计算模拟作为连接微观机理与宏观性质的桥梁，已成为不可或缺的工具。本书聚焦于如何利用现代计算方法来理解和预测材料的行为，特别是针对凝聚态系统、分子体系以及复杂多相界面的设计与优化。不同于专注于特定理论框架（如量子化学或分子动力学）的专著，本书采取了更加工程导向的视角，强调方法的选择、参数的设置、计算流程的构建以及结果的有效解读。我们的目标是培养读者将抽象的物理模型转化为可执行的计算任务的能力，并批判性地评估模拟结果的可靠性与局限性。全书内容结构清晰，从基础概念出发，逐步深入到先进的应用案例。我们严格避免了对固-气界面热力学和动力学等特定领域的深入探讨，而是将重点放在更广泛的材料结构、性质预测与过程模拟上。第一部分：计算模拟基础与方法论本部分奠定了进行可靠计算模拟所需的理论基石和实践准备。第一章：计算科学在材料研究中的角色定位本章讨论了计算模拟在研究流程中的位置，包括其与实验数据互补的关系，以及如何识别哪些问题最适合通过计算方法解决。我们详细探讨了模拟的尺度效应——从原子尺度到介观尺度——以及不同尺度模拟方法的适用性边界。第二章：量子力学基础与密度泛函理论（DFT）入门本章深入浅出地介绍了电子结构计算的核心——密度泛函理论（DFT）。重点在于理解 Kohn-Sham 方程、交换关联泛函的选择（如 LDA, GGA, meta-GGA）及其对计算精度的影响。我们提供了构建一个有效 DFT 模型的实践指南，包括基组的选择（平面波与高斯型轨道）、截断能的确定以及周期性边界条件的设置，同时强调了计算成本与精度的权衡。第三章：经典分子模拟：力场与分子动力学（MD）本章转向宏观和介观尺度的模拟。详细介绍了力场的构建原则、不同类型力场（如势能函数、力场参数集）的优缺点。分子动力学模拟部分，我们重点讲解了整合算法（如 Verlet 算法）、时间步长的选择、热力学系综（NVT, NPT）的实现，以及如何进行充分的采样以获得统计学上可靠的平均值。第四章：蒙特卡洛方法与统计采样蒙特卡洛（MC）方法作为一种强大的采样技术，在本章得到详尽阐述。我们区分了 Metropolis 算法与更高级的采样技术（如集群算法、Wang-Landau 算法）。重点关注 MC 在计算平衡态性质、构象空间搜索以及处理高维积分问题上的应用。第二部分：特定材料性质的计算策略本部分着重于如何将基础方法应用于预测和理解特定材料的关键物理和化学性质，完全规避了对气相吸附或表面反应动力学的详细分析。第五章：晶体结构预测与缺陷工程本章聚焦于无机和有机晶体材料的计算建模。内容涵盖晶格参数的优化、相变点的预测以及晶体对称性的分析。特别关注点缺陷（空位、间隙原子、取代缺陷）的形成能计算，以及如何利用缺陷模型来调控材料的电学和机械性能。第六章：高分子与软物质模拟针对聚合物和胶体体系，本章探讨了如何使用粗粒化（Coarse-Graining, CG）方法来模拟大尺度的聚集行为，同时保持关键的拓扑和热力学信息。详细讨论了聚合物链的构象统计（如回旋半径）、相分离行为（Flory-Huggins 理论在模拟中的应用）以及黏弹性性质的计算评估。第七章：电子结构与光学性质的计算本章深入探讨了如何利用高级量子化学方法（如 GW 近似、贝特-索默菲近似）来精确预测材料的能带结构、带隙、态密度以及载流子有效质量。此外，还包括了对线性响应理论（例如 TD-DFT）在预测紫外-可见吸收光谱、介电常数等光学性质方面的应用。第八章：机械性能与应力-应变分析本章侧重于材料的力学响应。介绍了如何通过拉伸、压缩、剪切变形单元晶胞或模拟缺陷结构来计算弹性模量、泊松比和屈服强度。对于模拟脆性或延性断裂，我们将讨论位错动力学和裂纹扩展的计算表征方法。第三部分：模拟结果的验证、可视化与数据处理高效的模拟工作流不仅需要正确的输入，更需要对输出进行严谨的处理和分析。第九章：误差分析与收敛性检验本章是确保模拟结果可靠性的关键。详细阐述了如何进行系统收敛性测试（能量随基组大小、k点采样、MD 步长和盒子尺寸的变化趋势），以及如何量化随机误差（如 MD 轨迹中的统计不确定性）。同时，探讨了系统性误差（如泛函选择带来的偏差）的评估方法。第十章：数据后处理与可视化工具链本章提供了一系列实用的工具和脚本策略，用于处理模拟生成的海量数据。内容包括径向分布函数（RDFs）的计算、氢键网络的分析、自由能廓线的重构（如 Umbrella Sampling 的后处理），以及利用 VMD, Ovito 等软件对复杂三维结构进行高效、直观的渲染和分析。 --- 适读对象材料科学、物理学、化学工程、高分子科学等领域的硕士和博士研究生。需要将计算模拟纳入其研究工具箱的工业研发人员和博士后研究员。希望系统学习现代计算方法，而非仅仅停留在软件操作层面的学者。突出特点 1. 方法普适性：涵盖 DFT、经典 MD、MC 等主流方法的原理与实践，而非局限于单一方法。 2. 工程实用性：强调参数选择、工作流程构建和结果验证的实用技巧，避免不切实际的理论推导。 3. 结果导向：聚焦于如何通过模拟获得可用于指导实验或设计的材料结构与性质数据（如能带、弹性模量、相态平衡）。 4. 前沿覆盖：包含了粗粒化、GW 计算等现代计算材料学的前沿技术介绍。本书避免了对固-气界面吸附势能面、表面反应速率常数、催化活性位点等具体主题的深入讨论，而是致力于提供一个全面、扎实的计算模拟方法论框架，以应对材料科学领域更广泛的挑战。