分子動力學模擬的理論與實踐 嚴六明,硃素華 科學齣版社有限責任公司 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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嚴六明，硃素華 著

圖書標籤:

• 分子動力學
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• 硃素華
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• 計算物理
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• 模擬方法

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出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030373595

商品编码：27666332309

包装：平装

出版时间：2018-04-01

圖書基本信息
圖書名稱	分子動力學模擬的理論與實踐	作者	嚴六明,硃素華
定價	85.00元	齣版社	科學齣版社有限責任公司
ISBN	9787030373595	齣版日期	2018-04-01
字數		頁碼	256
版次	32	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.400Kg

內容簡介

分子動力學模擬是近年來飛速發展的一種分子模擬方法，它以經典力學、量子力學、統計力學為基礎，通過計算機數值求解分子體係運動方程的方法，模擬研究分子體係的性質。目前，分子模擬已經成為繼實驗和理論研究方法之後，研究分子體係性質的第三種研究方法，被廣泛用於化學、化工、生物、醫藥、材料科學、物理等領域。全書容分為三個部分：㈠介紹分子的物理模型，分子間相互作用，以及常用的分子力場。㈡介紹分子動力學模擬的基本原理與方法，包括分子體係運動方程的數值解方法、分子動力學模擬方法的理論基礎等。㈢介紹常用的分子動力學模擬算法和技巧，模擬結果的分析與討論。考慮到與分子動力學模擬有關的文獻中理論框架、術語、符號等的不統一給讀者帶來的不便，本書將以分子的物理模型、分子動力學模擬的理論基礎、模擬結果的分析與討論這樣的框架介紹分子動力學模擬。同時，本書將努力建立一套統一的術語和符號，以期給讀者*的方便。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

固體物理學導論：從晶體結構到電子性質 作者：張偉，李芳 齣版社：高等教育齣版社 --- 內容簡介 本書旨在為學習固體物理學的初學者提供一個全麵、深入且易於理解的入門指南。固體物理學是凝聚態物理學的基石，它緻力於揭示物質在宏觀尺度上錶現齣的奇異宏觀性質（如導電性、磁性、熱學特性）是如何由其微觀的、原子和電子的排列方式所決定的。本書結構嚴謹，從最基本的晶體結構描述齣發，逐步深入到電子的能帶理論、晶格振動與熱學性質，以及材料的磁學和電學特性，力求構建一個完整而連貫的知識體係。 第一部分：晶體結構與對稱性 本書的開篇聚焦於固體物質的宏觀錶現與其微觀結構之間的橋梁——晶體結構。我們首先介紹瞭晶體的基本概念，包括晶格、基矢、晶胞（原胞）的定義，這是理解所有晶體性質的基礎。隨後，詳細闡述瞭布拉維格子（Bravais Lattices）的十四種類型，並通過具體的實例（如麵心立方、體心立方）幫助讀者建立空間想象能力。 核心內容在於描述晶體的周期性對稱性。我們引入瞭空間群的概念，詳細討論瞭平移、鏇轉、反演等宏觀對稱操作，並解釋瞭如何利用這些對稱性來簡化物理模型的建立和求解。傅裏葉變換在描述周期性結構中的強大作用被充分展示，特彆是倒易點陣（Reciprocal Lattice）的概念，它不僅是理解X射綫衍射的理論基礎，也是能帶理論中布洛赫定理的數學載體。 X射綫、中子和電子衍射實驗是確定晶體結構的“眼睛”。本書用清晰的物理圖像和數學推導，闡述瞭布拉格定律（Bragg’s Law）的物理意義以及勞厄條件（Laue Condition）。通過分析衍射斑點的幾何分布，讀者可以學習如何從實驗數據中反演齣晶體的點陣結構和原子位置。 第二部分：晶格振動與熱學性質 宏觀材料的熱學性質（如比熱容、熱導率）直接來源於原子或分子的集體振動，即聲子（Phonons）。本部分詳細探討瞭晶格動力學。從最簡單的一維單原子鏈模型齣發，推導齣其色散關係（$omega$對$k$的關係），清晰地展示瞭聲學支和光學支的概念及其物理意義。 隨後，我們將模型擴展到一維雙原子鏈，這使得聲子理論更加完善，並引入瞭布裏淵區（Brillouin Zone）的物理邊界。在三維晶體中，聲子譜更加復雜，我們介紹瞭求解晶格振動的荷姆哈茲方程，並重點討論瞭牛頓法（Newton’s Method）在求解復雜分子體係中的應用。 如何將微觀的聲子模式與宏觀的熱學性質聯係起來？本書通過統計力學的方法，推導瞭德拜模型（Debye Model）和諧振子模型，成功解釋瞭低溫下比熱容與溫度的三次方成正比的實驗規律（$C_v propto T^3$）。熱導率的分析則側重於聲子散射機製，包括聲子-聲子散射（三聲子過程）、缺陷散射和電子散射，這對於理解熱電材料的設計至關重要。 第三部分：電子的能帶理論 固體內部的電子行為是決定其導電、半導體和絕緣特性的核心。本部分是全書的理論高潮。我們從自由電子模型（Drude-Sommerfeld Model）齣發，引入瞭費米能級和費米麵等概念，成功解釋瞭金屬的電導率和熱容量的近似值。 然而，自由電子模型無法解釋絕緣體和半導體的存在。因此，我們引入瞭布洛赫定理（Bloch’s Theorem），這是理解周期勢場中電子行為的基石。通過分析勢場的周期性，我們推導齣瞭能帶結構的形成機製——電子在特定波矢區域被禁阻，形成瞭禁帶（Band Gap）。 本書詳細討論瞭晶體的有效質量（Effective Mass）概念，這是一個極其重要的概念，它將外部電場對電子的作用與電子在周期勢場中的復雜運動統一起來。我們通過$E(mathbf{k})$的麯率來定義有效質量，並解釋瞭為什麼電子在能帶頂部附近的行為與自由電子完全不同。 最後，我們深入探討瞭能帶理論在實際材料分類中的應用：金屬（部分填充的能帶）、絕緣體（滿帶與空帶間存在大禁帶）和半導體（禁帶較窄）。我們還介紹瞭有效質量近似在半導體器件物理中的重要性，以及狄拉剋錐結構在拓撲材料中的初步展示。 第四部分：輸運性質與磁學 在理解瞭電子的能帶結構後，本部分側重於電子在外部場作用下的集體行為，即輸運性質。 在電學方麵，我們詳細闡述瞭玻爾茲曼輸運方程（Boltzmann Transport Equation），這是計算電導率、霍爾效應和熱電效應的通用框架。我們討論瞭電子的弛豫時間近似（Relaxation Time Approximation）及其局限性。 對於半導體，我們引入瞭有效質量模型來描述電子（導帶）和空穴（價帶）的運動，並推導瞭費米-狄拉剋分布函數在半導體中的應用，解釋瞭本徵半導體和摻雜半導體的載流子濃度隨溫度的變化規律。 磁學部分則從朗之萬理論齣發，解釋瞭順磁性的起源。隨後，我們深入到更復雜的鐵磁性。我們利用海森堡交換作用（Heisenberg Exchange Interaction）來理解為什麼磁矩會自發排列，並介紹瞭平均場理論（Mean-Field Theory）來計算居裏溫度。對於反鐵磁和亞鐵磁係統，本書解釋瞭它們的磁結構特徵，並簡要提及瞭磁疇和磁滯現象的微觀根源。 本書特色： 1. 清晰的物理圖像： 每一個數學推導都緊密結閤直觀的物理圖像，避免純粹的公式堆砌。 2. 經典與現代的結閤： 在夯實德拜、布洛赫等經典理論的同時，引入瞭如倒易點陣、有效質量等現代物理分析工具。 3. 注重數學基礎： 詳細解析瞭傅裏葉分析、群論基礎（在對稱性部分）以及統計力學的關鍵步驟。 本書適閤物理、材料科學、化學等相關專業的本科高年級學生和研究生作為教材或參考書，是進入凝聚態物理前沿研究的堅實階梯。

评分☆☆☆☆☆

這本新近齣版的關於分子動力學模擬的書籍，從理論基礎的構建到實際操作的技巧，都展現瞭作者深厚的學術功底和豐富的實踐經驗。我尤其欣賞它對基本物理原理的闡述，那些抽象的公式和概念，在作者的筆下變得清晰易懂，仿佛為初學者搭建瞭一座堅實的知識橋梁。它不僅僅是羅列公式，更重要的是解釋瞭這些公式背後的物理圖像和數學邏輯，讓讀者能夠真正理解“為什麼”要這樣做，而不是盲目套用。對於那些希望深入理解MD方法的科研工作者而言，這部分的深度是極為寶貴的，它為後續更復雜的模擬體係和方法創新打下瞭堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

從裝幀設計和排版上看，這本書也體現瞭齣版社對學術書籍應有品質的堅持。圖錶的清晰度極高，關鍵公式的推導過程一氣嗬成，不易産生閱讀疲勞。更值得一提的是，它在某一特定章節中對量子化學計算結果如何映射到分子力場參數的轉化過程進行瞭細緻入微的講解，這是很多同類書籍含糊帶過的地方。這種對細節的執著，使得這本書在眾多模擬類著作中脫穎而齣，成為瞭我案頭常備的參考資料，每當遇到棘手的模擬問題，總能從中找到新的思路和驗證路徑。

评分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的結構設計非常精妙，邏輯鏈條環環相扣，循序漸進。從宏觀的模擬範式介紹，到微觀的力場選擇與構建，再到最終結果的分析與可視化，每一步驟都詳盡而周密。我特彆喜歡它穿插其中的案例分析，那些從實際科研問題中提煉齣來的例子，極大地增強瞭理論的指導性和實用性。它並沒有將模擬過程浪漫化，而是坦誠地指齣瞭不同方法和參數設置可能帶來的局限性與誤差源，這種嚴謹的態度，對於我們日常進行模擬工作時規避陷阱至關重要。感覺作者是在手把手地帶你走過一個完整的科研流程。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常沉穩且富有洞察力，它避免瞭過於晦澀的學術術語堆砌，但在保持專業性的同時，力求語言的精準與流暢。我發現它在處理一些經典難題，比如如何有效采樣稀有事件，或是如何處理長程相互作用時，提供的解決方案既有理論深度，又有可操作性指導。對於已經有一定基礎，但希望將模擬水平提升到更高層次的研究人員來說，這本書提供瞭一個極好的“進階指南”。它不僅僅教你“如何運行”，更重要的是教你“如何思考”模擬結果背後的物理意義和統計學可靠性。

评分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的價值遠超一本單純的教科書範疇，它更像是一本融閤瞭多年教學和研究心得的“工具箱寶典”。我特彆欣賞其中對於軟件應用和並行計算策略的討論，這些是理論書籍中常常被忽略，但在實際高性能計算環境中至關重要的話題。作者沒有停留在理想化的單機模擬層麵，而是切實地考慮瞭大規模體係的計算效率問題，這體現瞭作者對當前科研前沿的深刻理解。對於需要管理復雜計算資源的研究生和青年教師來說，這部分的實用性簡直是雪中送炭。