分子體係模擬應用入門（第2版）（英文版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] Martin J.Field（M.J.菲爾德） 著

圖書標籤:

• 分子模擬
• 分子動力學
• 計算化學
• 材料科學
• 生物物理
• 濛特卡洛方法
• Python
• GROMACS
• NAMD
• 模擬應用

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510084430

版次：1

商品编码：11642888

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

正文语种：英文

內容簡介

　　《分子體係模擬應用入門（第2版）（英文版）》是一本分子體係計算機模擬的入門性及實踐指導性教材，這是擴展瞭的第二版，大量介紹瞭原子層麵的分子模擬技巧。書中囊括瞭大量的Python中的案例和程序模型，並做瞭詳細的描述，這些實例涉及化學、生物學及材料科學。

內頁插圖

目錄

Preface to the first edition
Preface to the second edition
1 Preliminaries
1.1 Introduction
1.2 Python
1.3 Object-oriented programming
1.4 The pDynamo library
1.5 Notation and units
2 Chemical models and representations
2.1 Introduction
2.2 The System class
2.3 Example 1
2.4 Common molecular representations
2.5 Example 2
3 Coordinates and coordinate manipulations
3.1 Introduction
3.2 Connectivity
3.3 Internal coordinates
3.4 Example 3
3.5 Miscellaneous transformations
3.6 Superimposing structures
3.7 Example 4
4 Quantum chemical models
4.1 Introduction
4.2 The Born-Oppenheimer approximation
4.3 Strategies for obtaining energies on a potential energy surface
4.4 Molecular orbital methods
4.5 The Hartree-Fock approximation
4.6 Analysis of the charge density
4.7 Example 5
4.8 Derivatives of the potential energy
4.9 Example 6
5 Molecular mechanics
5.1 Introduction
5.2 Typical empirical energy functions
5.3 Calculating a molecular mechanics energy
5.4 Example 7
5.5 Parametrizing potential energy functions
5.6 Soft constraints
Hybrid potentials
6.1 Introduction
6.2 Combining QC and MM potentials
6.3 Example 8
6.4 Covalent bonds between QC and MM atoms
6.5 Example 9
Finding stationary points and reaction paths on potential
energy surfaces
7.1 Introduction
7.2 Exploring potential energy surfaces
7.3 Locating minima
7.4 Example 10
7.5 Locating saddle points
7.6 Example 11
7.7 Following reaction paths
7.8 Example 12
7.9 Determining complete reaction paths
7.10 Example 13
8 Normal mode analysis
8.1 Introduction
8.2 Calculation of the normal modes
8.3 Rotational and translational modes
8.4 Generating normal mode trajectories
8.5 Example 14
8.6 Calculation of thermodynamic quantities
8.7 Example 15
……
Appendix 1 The pDynamo library
Appendix 2 Mathematical appendix
Appendix 3 Solvent boxes and solvated molecules

前言/序言

現代計算化學與材料科學前沿進展 本書聚焦於當前計算化學和材料科學領域的核心方法與最新突破，旨在為科研人員和高級學生提供一個深入理解和應用先進模擬技術的平颱。 本書的敘事結構圍繞著如何利用高精度計算工具解決復雜化學和物理問題展開，內容涵蓋瞭從基礎理論到尖端應用的多個層麵。我們摒棄瞭對特定應用實例的羅列，轉而著重於方法的內在邏輯、局限性分析以及未來發展的趨勢，確保讀者能夠構建起堅實的理論框架，以應對不斷變化的科研需求。 第一部分：計算模擬的理論基石與精度控製 本部分深入探討瞭現代計算模擬方法的理論基礎，重點剖析瞭不同層次計算方法的適用範圍和精度瓶頸。 第一章：量子化學計算的精確性探究 本章詳細分析瞭當前主流的電子結構計算方法，如密度泛函理論（DFT）的最新發展。我們不僅迴顧瞭經典泛函（如LDA, GGA）的不足，更側重於探討後DFT時代的改進方案，包括混閤泛函、軌道依賴型泛函（如Hubbard U方法）以及元泛函（Meta-GGA）的構建哲學。 章節中對高精度方法如耦閤簇理論（Coupled Cluster, CCSD(T)）的計算成本、適用體係大小進行瞭深入的理論推導和限製分析。重點討論瞭不完備基組誤差的係統性修正方法，以及如何通過隨機量子濛特卡洛（Quantum Monte Carlo, QMC）方法繞開波函數展開的維度災難，實現對基態能量的獨立驗證。 第二章：多尺度模擬的橋接技術 現代科學問題往往涉及從原子到宏觀尺度的多尺度耦閤。本章聚焦於實現這種跨尺度連接的銜接算法與數據映射技術。 我們詳細討論瞭從量子力學到分子力學的映射（QM/MM接口），強調瞭電荷轉移、極化效應在連接區域處理上的挑戰與前沿解決方案。此外，對粗粒化（Coarse-Graining, CG）方法的理論基礎進行瞭細緻剖析，特彆是如何設計能夠精確保留關鍵自由能的力場參數化策略，而非僅僅匹配局部結構。重點分析瞭時間尺度的拓展問題，例如如何通過加速分子動力學（Accelerated MD）技術，如Metadynamics或Replica Exchange，來有效采樣高能壘過程。 第二部分：復雜係統的動力學與統計物理 本部分著重於如何利用動力學模擬來理解體係隨時間演化的過程，並結閤統計物理原理進行有效的計算采樣。 第三章：高級分子動力學與采樣優化 本章超越瞭標準牛頓運動學積分，關注於如何處理高自由度、高能壘體係的采樣問題。 重點剖析瞭稀有事件模擬（Rare Event Simulation）的理論框架，包括反應路徑分析、傘形采樣（Umbrella Sampling）的優化部署，以及路徑積分分子動力學（Path Integral MD）在處理零點能和量子隧穿效應中的實際應用。特彆強調瞭溫度與壓力耦閤算法的收斂性分析，以及如何識彆模擬結果中隱藏的非平衡態僞影。對於涉及長程相互作用的體係，如電解質溶液，本章也探討瞭長程修正的效率與準確性權衡。 第四章：統計力學在計算中的應用 本章將計算模擬結果置於統計力學框架下進行解釋。我們探討瞭自由能的計算範式，對比瞭端態積分（Thermodynamic Integration, TI）、自由能微擾（Free Energy Perturbation, FEP）的收斂速度與計算成本。 重點關注非平衡態熱力學在耗散過程中的應用，以及如何通過Flory-Huggins理論等統計模型來指導聚閤物體係的構象搜索。此外，本章還涵蓋瞭基於貝葉斯推理的參數修正方法，即如何利用實驗數據，以最小化偏差的方式迭代優化分子模型參數。 第三部分：前沿應用領域的計算方法論 本部分將理論和動力學方法應用於當前材料科學和生物物理領域麵臨的重大挑戰，側重於方法學的創新和適用性。 第五章：界麵與錶麵現象的精確建模 本章專注於固-液、固-氣界麵的復雜結構和反應性。討論瞭範德華力（如vdW-DF和更先進的修正）在描述吸附、潤濕行為中的不可替代性。 針對催化劑的設計，我們深入探討瞭錶麵反應機理研究中如何結閤電化學勢（Electrochemical Potential）的概念，實現對電荷轉移過程的精確控製和模擬。對於多孔材料，本章分析瞭氣體吸附容量與選擇性的計算預測，強調瞭孔道環境對吸附物構象變化的影響建模。 第六章：復雜軟物質與生物係統的計算框架 本章探討瞭在研究聚閤物、液晶以及蛋白質摺疊等復雜軟物質係統時，傳統原子級模擬所遭遇的局限性。 重點分析瞭連續介質模型（Continuum Models）如Poisson-Boltzmann方程在處理離子強度和電荷分布時的適用邊界。對於生物大分子，本章討論瞭蛋白質-溶劑相互作用的有效勢場構建，以及如何利用拓撲重構（Topological Reconstruction）方法在保持關鍵結構特徵的前提下，實現對溶劑環境的粗粒化，從而將模擬時間尺度推至微秒乃至毫秒級彆，以捕捉重要的構象轉變事件。 本書緻力於提供一個高階的、麵嚮方法論創新的計算化學視角，鼓勵讀者批判性地評估現有工具的潛力與局限，並指導其開發下一代模擬技術。

评分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，是希望它能幫助我更有效地利用現有的分子模擬軟件。這本書在軟件應用方麵的講解，確實超齣瞭我的預期。它不僅介紹瞭一些主流的分子模擬軟件的基本操作，更重要的是，它講解瞭如何將理論知識與軟件應用相結閤，如何根據研究目標來選擇閤適的軟件和參數。書中提供瞭一些具體的軟件使用技巧和注意事項，這些都是在官方文檔中可能很難找到的。我嘗試按照書中的指導，在一些常用的軟件中進行瞭一些操作，發現效率大大提升。而且，它還強調瞭結果的分析和解讀，這對於科研工作者來說至關重要。這本書就像一個經驗豐富的“老炮”，將自己多年的實踐經驗毫無保留地分享齣來，讓我少走瞭很多彎路。它讓我意識到，學會使用一個軟件，遠不止於瞭解它的菜單，更在於理解其背後的原理和應用邏輯。

评分☆☆☆☆☆

我個人非常看重一本技術類書籍的“上手性”，特彆是對於一個初學者而言。這本書在這一點上的錶現非常齣色。從一開始的章節設置，就循序漸進地引導讀者進入分子模擬的世界，而不是上來就拋齣大量晦澀難懂的理論。它似乎深諳初學者的痛點，從最基礎的概念入手，一步一步地構建知識體係。我特彆喜歡它提供的那些案例分析，每一個案例都緊密結閤瞭實際應用，讓我能清晰地看到分子模擬是如何解決科研和工程領域中的實際問題的。書中給齣的代碼示例也非常實用，清晰明瞭，甚至連一些非常細微的操作步驟都一一列舉，這對於想立刻動手實踐的讀者來說簡直是福音。我嘗試跟著書中的例子進行瞭一些簡單的模擬，發現過程異常順暢，幾乎沒有遇到什麼阻礙。這種“手把手”的教學方式，極大地降低瞭學習門檻，讓我感覺自己不再是孤軍奮戰，而是有一個經驗豐富的嚮導在旁邊指引。

评分☆☆☆☆☆

這本《分子體係模擬應用入門》（第2版）（英文版）的裝幀設計真是令人眼前一亮，封麵配色沉靜而富有科技感，硬殼封麵也提供瞭良好的保護，手感紮實。拿到書的那一刻，我就被它精美的排版和清晰的字體所吸引。紙張的質感也相當不錯，翻頁時沒有刺耳的摩擦聲，墨跡印刷清晰，即使長時間閱讀也不會感到疲勞。更值得一提的是，書中大量的插圖和圖錶都繪製得非常精細，色彩運用得當，使得原本可能枯燥的理論知識變得生動形象，直觀易懂。我尤其欣賞它在細節上的處理，比如章節標題的字體大小、段落之間的留白、參考文獻的格式等等，都顯得十分專業和用心。作為一個對排版印刷有著一定要求的讀者，這本書無疑給瞭我極大的驚喜。它不僅是一本知識的載體，更是一件值得收藏的藝術品，讓人在學習的同時也能享受到視覺上的愉悅。這種嚴謹的製作態度，也讓我對書中內容的質量充滿瞭信心。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常吸引我。作為一本英文原版書籍，它在用詞上非常精準，但又不會顯得過於枯燥或生硬。作者似乎很注重與讀者的溝通，行文中充滿瞭啓發性和引導性。我常常在閱讀的過程中，會有一種“原來如此”的頓悟感。它不像有些學術著作那樣，充斥著大量冗餘的學術術語，而是用一種更易於理解的方式來傳達復雜的概念。我特彆喜歡它在解釋一些難點問題時，會采用一些形象的比喻或者類比，這使得那些抽象的理論變得生動起來，更容易被接受。而且，它的句子結構也很多樣，長短句結閤，使得閱讀過程不會顯得單調。有時，我會停下來，仔細迴味作者的措辭，從中體會到一種智慧的閃光。這本書讓我感受到，學習一門技術，也可以是一種愉悅的智力探索過程。

评分☆☆☆☆☆

我是在一個偶然的機會接觸到這本書的，當時正在尋找一種能夠係統學習分子動力學模擬的方法。這本書的內容深度恰到好處，既有足夠的理論深度來支撐理解，又不會過於理論化而脫離實際。作者在闡述核心概念時，總是能夠巧妙地將其與實際的計算方法聯係起來，讓我能夠理解“為什麼”要這樣做，而不是僅僅記住“怎麼”做。我尤其欣賞它對不同模擬算法的介紹，不僅解釋瞭它們的原理，還對比瞭各自的優缺點和適用範圍，這對於選擇閤適的模擬方法非常有幫助。書中對各種參數的含義和影響也進行瞭詳細的解釋，這對於進行精確的模擬至關重要。我感覺這本書就像一個資深的導師，用清晰的邏輯和豐富的經驗，引導我深入理解分子模擬的奧秘。讀完之後，我感覺自己對這個領域有瞭更深層次的認識，也更有信心去設計和執行自己的模擬項目瞭。

评分☆☆☆☆☆

挺好的。

评分☆☆☆☆☆

还好还好黑乎乎好好好好

评分☆☆☆☆☆

非常喜欢

评分☆☆☆☆☆

i just want it

评分☆☆☆☆☆

跨学科领域是现在科学中发展最快，活力最充足，成果最多的部分，好好学习，会有用的。

评分☆☆☆☆☆

物流很快 快递小哥也不错 商品也还不错 一如既往的好

评分☆☆☆☆☆

很好很好很好很好很好很好很好

评分☆☆☆☆☆

东西不错，印刷还可以！

评分☆☆☆☆☆

参考书，印刷质量不错。