Theoretical Aspects and Computer Modeling of the Molecular Solid State pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Gavezzotti, Angelo 编

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:1997-09-16

价格:USD 390.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780471961871

丛书系列:

图书标签:

Molecular Solid State
Theoretical Physics
Computer Modeling
Materials Science
Condensed Matter Physics
Quantum Chemistry
Crystals
Simulation
Solid State Physics
Molecular Dynamics

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具体描述

The theoretical aspects of crystal packing, the study of the nature and magnitude of the forces that hold molecules together in organic crystals, and of the most favourable arrangements of molecules in crystals are dealt with in this book. After an introductory chapter on the definition and relevance of symmetry in crystal packing, a chapter deals with the physical foundations of weak intermolecular forces and with their simulation by quantum chemical methods. Subsequently, the relationships between crystal structure and crystal thermodynamics are described using empirical intermolecular potentials to bridge the gap by computer modelling.

《理论探微：分子固态的奥秘与计算模拟》本书深入探索了分子固态这一迷人而复杂的物理领域，旨在为读者提供一个全面且富有洞察力的理论视角，并辅以强大的计算模拟工具，以期揭示物质在固态条件下所展现出的独特行为。分子固态，顾名思义，是指由相互作用的分子构成的固体材料。与由原子组成的离子晶体或金属晶体不同，分子固态的宏观性质在很大程度上取决于分子本身的结构、取向以及它们之间的弱相互作用（如范德华力、氢键、π-π堆积等）。这些相互作用的微妙平衡，赋予了分子固态丰富的相变行为、光电特性、磁性以及力学性能，使其在材料科学、化学、物理学乃至生命科学等众多领域扮演着至关重要的角色。本书的理论部分着重于构建理解分子固态行为的基本框架。我们将从分子间相互作用的本质出发，系统阐述各种主要的分子间力及其对固态结构的影响。这包括对库仑相互作用、诱导偶极相互作用、色散相互作用以及取向相互作用的详细分析。特别地，我们将深入探讨氢键在稳定分子固态结构、影响相变以及调控材料宏观性质中的关键作用。在此基础上，本书将介绍描述分子固态结构组织的理论模型，例如晶体学原理、对称性分析以及相图理论，这些工具对于理解不同温度、压力条件下分子如何排列以及可能发生的相转变至关重要。此外，本书还将关注分子固态的动力学行为。分子固态并非静止的集合体，而是存在着各种形式的分子运动，如振动、转动、扩散以及集体激发（如声子、磁振子等）。我们将讨论这些动力学过程如何影响材料的热力学性质（如比热、熵）、输运性质（如热导率、电导率）以及光谱学特征。理解这些动力学过程对于设计具有特定功能的分子固态材料至关重要，例如在热电材料、传感器和相变存储器等应用中。理论的宏伟蓝图离不开计算模拟的精细描绘。本书强调了计算模拟作为研究分子固态不可或缺的手段。我们将从基础的量子力学计算方法谈起，如密度泛函理论（DFT），介绍如何利用这些方法计算分子性质、分子间相互作用能以及晶格动力学。在此基础上，我们将聚焦于能够处理大量粒子系统的经典分子动力学（MD）模拟。通过MD模拟，我们可以直观地观察分子在不同条件下的运动轨迹，研究相变过程，模拟材料的机械响应，甚至探索非平衡态现象。本书将详细介绍如何构建准确的力场模型，这是MD模拟成功的基石。我们将讨论不同类型的力场，包括基于物理原理构建的力场和基于数据拟合的经验力场，并分析它们各自的优缺点及其适用范围。在MD模拟的应用方面，我们将涵盖如何模拟晶体的形成过程、研究相变机制（如熔化、凝固、固态-固态相变），以及如何评估材料的力学性能（如弹性模量、强度）。除了经典的DFT和MD方法，本书还将介绍一些更高级的计算技术，以应对更复杂的分子固态体系。这可能包括蒙特卡洛（MC）方法，它在研究统计力学性质和探索高维相空间方面具有优势；以及一些多尺度模拟方法，旨在连接不同尺度的物理现象，例如将量子力学计算的精度引入到大尺度MD模拟中。本书的内容设计旨在循序渐进，既能为初学者提供坚实的理论基础和清晰的计算入门指导，也能为有经验的研究者提供深入的理论探讨和前沿的计算视角。我们将通过具体的案例研究，展示如何将理论概念与计算模拟有机结合，从而有效地解决分子固态领域中的实际问题。例如，我们将探讨如何利用这些方法来理解有机半导体的电荷传输机制，设计新型的金属有机框架（MOFs）材料，研究液晶的相行为，或者模拟固态电解质的离子传导特性。通过本书的学习，读者将能够：深刻理解分子固态的结构、性质与性能之间的内在联系。掌握描述分子间相互作用和固态组织的理论工具。熟练运用量子力学和分子动力学等计算模拟方法来研究分子固态。能够独立设计并执行计算模拟项目，以解决科学研究中的具体问题。为在材料科学、化学、物理学以及相关交叉学科的进一步研究和应用奠定坚实的基础。本书不仅是一本理论教材，更是一本实践指南，期望能够激发读者对分子固态世界的无限好奇，并赋予他们探索其中奥秘的强大能力。