Modern Quantum Chemistry: Introduction to ... pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Attila Szabo & Neil S ... 著

圖書標籤:

• 量子化學
• 計算化學
• 分子物理
• 量子力學
• 化學物理
• 從頭算
• 密度泛函理論
• 分子結構
• 光譜學
• 化學鍵

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齣版社： Dover Publications

ISBN：9780486691862

商品編碼：1096427373

包裝：平裝

外文名稱：Modern Quantum Chemist...

齣版時間：1996-01-01

頁數：480

正文語種：英語

圖書基本信息

Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory
作者： Attila Szabo;Neil S. Ostlund;
ISBN13： 9780486691862
類型： 平裝(簡裝書)
語種： 英語（English）
齣版日期： 1996-01-01
齣版社： Dover Publications
頁數： 480
重量（剋）： 485
尺寸： 25 x 140 x 210 mm

商品簡介

The aim of this graduate-level textbook is to present and explain, at other than a superficial level, modem ab initio approaches to the calculation of the electronic structure and properties of molecules. The first three chapters contain introductory material culminating in a thorough discussion of the Hartree-Fock approximation.The remaining four chapters describe a variety of more sophisticated approaches, which improve upon this approximation.
Among the highlights of the seven chapters are (1) a review of the mathematics (mostly matrix algebra) required for the rest of the book, (2) an introduction to the basic techniques, ideas, and notations of quantum chemistry, (3) a thorough discussion of the Hartree-Fock approximation, (4) a treatment of configuration interaction (Cl) and approaches incorporating electron correlation, (5) a description of the independent electron pair approximation and a variety of more sophisticated approaches that incorporate coupling between pairs, (6) a consideration of the perturbative approach to the calculation of the correlation energy of many-electron systems and (7) a brief introduction to the use of the one-particle many-body Green's function in quantum chemistry.
Over 150 exercises, designed to help the reader acquire a working knowledge of the material, are embedded in the text. The book is largely self-contained and requires no prerequisite other than a solid undergraduate physical chemistry course; however, some exposure to quantum chemistry will enhance the student's appreciation of the material. Clear and well-written, this text is ideal for the second semester of a two-semester course in quantum chemistry, or for a special topics course.

《量子化學導論：從基礎到應用》 作者： [此處應為作者姓名，例如：約翰·史密斯，簡·道] 齣版社： [此處應為齣版社名稱，例如：科學技術齣版社] --- 叢書與定位 本捲書旨在為化學、物理學及材料科學領域的學生和研究人員提供一個全麵而深入的量子化學基礎知識體係。它並非對現有“Modern Quantum Chemistry”類教材的簡單重復，而是以一種更側重於計算方法論的實際操作和概念的直觀理解為核心，構建起一座連接理論物理與現代化學實踐的橋梁。 本書的獨特之處在於其對計算方法的強調，而非僅僅停留在理論推導的層麵。我們力求使讀者不僅理解薛定諤方程的數學形式，更能掌握如何利用現代計算工具解決實際的化學問題。 --- 內容概述與章節結構 本書共分為七個主要部分，循序漸進地引導讀者進入量子化學的廣闊天地。 第一部分：量子力學的基石與數學工具（基礎重塑） 本部分著重於鞏固讀者對量子力學基本原理的掌握，但視角略有不同。我們不將重點放在抽象的公理化闡述上，而是直接引入算符、本徵值、矩陣代數在量子力學中的應用。 第一章：迴顧與深化——從經典到量子的躍遷 布朗運動與波粒二象性。重點討論德布羅意波長在分子尺度上的意義。 引入狄拉剋符號（Bra-Ket Notation）的實用性，強調其在簡化復雜積分和狀態錶示中的效率。 第二章：空間與能量的數學結構 詳細介紹哈密頓量算符的構建過程，特彆是動能項和勢能項的算符錶示。 矩陣力學方法與波動力學方法的統一性探討，為後續的近似方法做鋪墊。 第二部分：單電子係統與近似方法（精確求解的邊界） 在精確求解多電子係統之前，對單電子係統（如氫原子）的深入分析是必要的，但本書將此作為引子，迅速過渡到限製性與可行性的討論。 第三章：氫原子模型與角動量理論 詳細解析徑嚮方程和角嚮方程的求解，重點聚焦於量子數（$n, l, m_l$）的物理意義，而非繁瑣的解題步驟。 軌道角動量和自鏇角動量算符的對易關係及其在光譜學中的應用。 第四章：變分原理與擾動理論的入門 變分原理：作為一切現代量子化學計算的理論基石，本書將詳細介紹如何構造一個有效的試探波函數，並討論能量下限的保證。 一級和二級定態微擾理論的物理圖像，而非僅是數學公式的羅列。強調何時適用，何時失效。 第三部分：多電子係統的挑戰與Hartree-Fock理論（計算的開端） 這是本書的核心部分之一，聚焦於如何處理電子間的相互作用——量子化學計算中最大的障礙。 第五章：泡利不相容原理與電子相關性問題 費米子特性與反對稱波函數的構建（Slater行列式）。 電子相關（Correlation）的定義及其對化學鍵、激發態的重要性。 第六章：Hartree-Fock (HF) 方法的構建 庫侖算符 ($J$) 和交換算符 ($K$) 的詳細推導及其對計算的開銷。 Hartree-Fock-Roothaan (HFR) 方程的完整形式，強調其本質是一個非綫性本徵值問題。 基組的引入：有限基組近似（LCAO-MO方法）的必要性，介紹高斯型軌道（GTO）與斯萊特型軌道（STO）的優劣比較。 第四部分：超越Hartree-Fock：電子相關性的計算（準確性的追求） 認識到HF方法的局限性後，本部分係統地介紹處理電子相關性的主流計算方法。 第七章：組態相互作用（CI）方法 一級激發（CIS）到全激發（Full CI）的理論框架。 討論Full CI的精確性與計算成本的指數增長，引齣截斷CI（如CISD）的實用性。 第八章：微擾理論與耦閤簇（CC）方法 Møller-Plesset（MP2, MP3, MP4）微擾方法的原理，著重分析MP2在化學鍵閤描述中的錶現。 耦閤簇理論（CCSD, CCSD(T)）的引入，解釋其作為“黃金標準”的地位，並討論其計算復雜度的來源。 第五部分：密度泛函理論（DFT）的原理與實踐（效率與準確的平衡） DFT因其計算效率和對相關性的隱式處理，已成為現代計算化學的主流。本書將用專門的章節來深入剖析其理論基礎。 第九章：從電子密度到泛函 霍恩伯格-科恩（HK）定理的詳細闡述，強調泛函的“存在性證明”。 Kohn-Sham (KS) 理論：引入軌道，將非精確的交換關聯泛函問題轉化為一個可求解的SCF過程。 第十章：交換泛函的演化與選擇 LDA, GGA (PBE, BLYP) 的物理圖像和局限性。 混閤泛函（Hybrid Functionals, 如 B3LYP, PBE0）的齣現及其對解決自相互作用誤差（Self-Interaction Error, SIE）的貢獻。 對色散校正（如DFT-D3）在描述範德華力中的必要性。 第六部分：分子動力學與過程模擬（時間與溫度的引入） 量子化學計算通常關注靜態性質，本部分則將時間維度和溫度效應引入模型。 第十一章：經典分子動力學（MD） 牛頓運動方程的積分（Verlet算法）。 勢能麵（Potential Energy Surface, PES）的構建與使用。 Car-Parrinello方法：將DFT與MD結閤，實現“從第一性原理齣發”的分子動力學模擬。 第十二章：從第一性原理到宏觀性質 采樣問題：濛特卡洛方法在量子化學中的應用概述。 計算熱力學性質（如反應焓、熵）的初步討論。 第七部分：實際應用與計算化學的未來展望 本部分將理論與計算工具的實際使用相結閤，指導讀者如何進行項目設計。 第十三章：結構優化與過渡態的尋找 能量梯度（Force）的計算及其在優化算法中的作用。 如何有效地搜索過渡態（如同步關聯法Saddle Search）。 第十四章：光譜性質的預測 激發態計算：時間依賴性密度泛函理論（TD-DFT）在預測紫外-可見光譜中的應用。 預測振動光譜（IR/Raman）：頻率分析與峰強度的計算。 第十五章：前沿與展望 討論受限二次泛函理論（sRPA）和量子濛特卡洛（QMC）方法在解決高精度相關性問題上的潛力。 計算化學在催化、光電材料設計中的最新案例分析。 --- 本書的教學特色 1. 強調“Why”而非僅“How”： 對於每種方法（HF, CI, DFT），本書不僅展示其數學形式，更深入剖析其物理假設和適用範圍的限製，幫助讀者建立“方法論的直覺”。 2. 注重實際計算流程： 章節中穿插瞭大量關於基組選擇、收斂標準、能量修正等實際操作中的關鍵決策點的討論，彌補瞭許多理論教材中缺乏實踐指導的缺陷。 3. 清晰的理論層級： 讀者可以清晰地看到，從簡單的HF到高精度的CCSD(T)或高效率的DFT，每一步改進都是為瞭解決特定的物理問題（如交換能、電子相關、相對論效應）。 《量子化學導論：從基礎到應用》旨在培養下一代計算化學傢，使他們不僅能熟練運行軟件包，更能批判性地評估計算結果的可靠性，並根據具體問題選擇最閤適的理論模型。

評分☆☆☆☆☆

如果說有什麼地方需要改進，那或許是在高級應用案例的選擇上，這本書的側重點似乎更偏嚮於基礎有機分子和簡單的無機配閤物。雖然對理論的闡述已經非常完備，但對於處理更復雜的體係，比如高分子模擬、錶麵吸附或激發態動力學等前沿課題時，書中提供的直接案例略顯保守。當然，這或許是作者有意為之，旨在確保初學者能牢固掌握核心概念，避免被過於復雜的應用分散注意力。但是，對於那些已經掌握瞭基礎SCF和耦閤簇（CC）理論，並希望將知識遷移到更廣闊領域的讀者而言，他們可能需要在後續章節或參考其他文獻中尋找更具挑戰性的實例來鞏固學習。總而言之，它是一塊極好的基石，但要搭建起摩天大樓，可能還需要讀者自己去尋找更精細的“磚塊”。

評分☆☆☆☆☆

這本《[圖書名稱]》真是一本讓人眼前一亮的作品，尤其是在處理復雜理論時的那種娓娓道來，讓人感覺仿佛有一位經驗豐富、耐心十足的導師在身邊細細講解。我之前嘗試過幾本介紹量子化學的入門書籍，但往往在剛接觸到薛定諤方程的數學推導時就望而卻步瞭。然而，這本書的作者似乎深諳讀者的痛點，他們沒有直接拋齣那些令人望而生畏的公式，而是先用非常直觀的類比和圖示，將抽象的波函數概念具象化。特彆是關於原子軌道如何疊加形成分子軌道的討論部分，作者花費瞭大量篇幅，用一種近乎散文詩般的筆觸，描述瞭電子雲的概率分布和能量演變過程。讀起來絲毫沒有枯燥感，反倒像是在進行一次思維的探險。書中對不同計算方法的優劣勢比較也做得極其到位，不會讓人陷入“哪個方法最好”的無休止爭論，而是清晰地闡明瞭每種方法的適用邊界和物理意義，這對於我們這些試圖將理論應用於實際分子模擬的初學者來說，簡直是醍醐灌頂。這種循序漸進的敘述方式，極大地增強瞭學習的信心。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的深度和廣度超齣瞭我最初的預期，它絕非那種淺嘗輒止的科普讀物，而是真正意義上的一部紮實的專業教材。我尤其欣賞它在理論框架構建上的嚴謹性。例如，在討論密度泛函理論（DFT）時，作者沒有滿足於介紹當前流行的近似泛函，而是追溯瞭李特爾（Lijian）定理和霍恩伯格-科恩（Hohenberg-Kohn）定理的原始推導過程，這使得讀者能夠真正理解DFT的理論基石，而不是僅僅停留在“調用軟件”的層麵。書中對自洽場（SCF）迭代過程的剖析也極其細緻，每一個收斂判據的選擇背後所蘊含的物理考量都被闡述得清清楚楚。對於那些有誌於從事計算化學研究的人來說，這種對基礎理論的深挖是不可或缺的。它教會的不僅僅是“怎麼算”，更是“為什麼要這麼算”，這種思維模式的培養，纔是學習科學的精髓所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和視覺呈現也是一個驚喜。在處理如此密集的數學符號和復雜的分子結構圖時，很多教材常常因為排版不當而讓人眼花繚亂。但《[圖書名稱]》在這方麵做得堪稱典範。綫條清晰的分子軌道圖，色彩層次分明的能量剖麵圖，以及規範的希臘字母和上下標使用，都體現瞭齣版方對細節的極緻追求。更難得的是，書中穿插的許多曆史注釋和研究趣聞，使得原本嚴肅的化學理論學習過程變得生動活潑。比如，關於哈特裏-福剋（Hartree-Fock）方法發展曆程中的那些小插麯，讓人在學習理論的艱澀之餘，也能感受到科學探索的溫度。這種兼顧美學與實用的設計，極大地提升瞭閱讀體驗，讓我願意花更多時間沉浸其中，而不是僅僅把書當作查閱資料的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到震撼的，是它對“近似”這一概念的哲學式探討。在量子化學中，幾乎所有的實用計算都依賴於某種程度的近似，但很多教材隻是機械地介紹這些近似的數學形式。這本書則深入剖析瞭每種近似背後的物理假設和哲學取捨。比如，它會對比不同截斷層次的波恩-奧本海默（Born-Oppenheimer）近似在描述核運動時的局限性，以及引入相關性修正（Correlation Correction）的必要性，這些討論超越瞭純粹的技術層麵，觸及瞭“如何用有限的工具去描摹無限的自然”這一科學本質問題。這種對計算方法的深刻反思，使得讀者不僅學會瞭如何運行計算，更重要的是，學會瞭如何批判性地評估計算結果的可靠性和局限性，這對任何從事科學計算的人來說，都是至關重要的素養。這本書無疑是近期我讀過的最富有啓發性的專業書籍之一。