Novel Aspects of Electron-Molecule Collisions pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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價格:640.00元

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isbn號碼:9789810234690

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圖書標籤:

• Electron-Molecule Collisions
• Atomic Physics
• Molecular Physics
• Quantum Scattering
• Cross Sections
• Electron Impact
• Plasma Physics
• Spectroscopy
• Ionization
• Excitation

經典量子化學計算在凝聚態物理中的應用 本書旨在深入探討量子化學計算方法在理解和預測復雜凝聚態係統，如半導體、金屬氧化物以及新型功能材料的宏觀物理性質中的核心作用。本書不側重於基礎的散射理論或電子-分子碰撞動力學，而是聚焦於如何利用高精度電子結構理論，特彆是密度泛函理論（DFT）及其後DFT方法（如GW近似和耦閤簇理論），來解析凝聚態體係中電子、原子核以及晶格振動之間的相互作用。 第一部分：計算基礎與方法論的橋接 本部分首先建立起從微觀電子結構到宏觀熱力學和輸運性質的理論橋梁。我們詳細闡述瞭周期性邊界條件下的波函數錶達和能量最小化原理，這是描述晶體材料的基石。重點討論瞭各類泛函在處理範德華相互作用（vdW）和強關聯電子體係時的局限性與改進方案。 第一章：密度泛函理論（DFT）在固體物理中的應用進階 本章超越瞭標準LDA和GGA的應用範圍，深入剖析瞭如何精確描述帶隙問題。我們將對比分析HSE06混閤泛函與精確的Hartree-Fock（HF）方法在半導體帶隙預測上的差異，並提供瞭一套實用的流程指南，用於選擇最適閤特定材料體係的交換-關聯泛函。此外，我們探討瞭如何利用自相互作用校正（SIC）來緩解局域密度近似（LDA）在描述d/f電子體係時的過度局域化問題。 第二章：準粒子激發與光譜學預測 理解材料的光學和電子響應，必須準確計算準粒子激發。本章的核心在於對GW近似的詳盡闡述。我們從基本的多體微擾理論齣發，推導齣動態屏蔽的庫侖相互作用$W$，並展示如何通過求解非屏蔽響應函數$chi_0$和綫性方程組來獲得準確的電子激發能量。書中包含針對金屬氧化物（如TiO2、NiO）和二維材料（如MoS2）的案例研究，用以說明GW方法在預測吸收邊、功函數以及錶麵重構電荷轉移方麵的精確性。我們還討論瞭如何將此方法與時間依賴性DFT（TD-DFT）相結閤，以捕捉更復雜的電荷轉移激子態。 第二章補充：聲子與電子-聲子耦閤 本節引入瞭晶格動力學，即聲子理論。我們詳細介紹瞭基於有限差分和密度泛函微擾理論（DFPT）計算勢能麵（Forces）和彈性常數的方法。核心內容集中在電子-聲子耦閤（EPC）的量化。通過計算電子態對原子位移的響應，我們闡述瞭如何量化電子散射率、計算電子的有效質量修正，以及預測德拜溫度（Debye Temperature）和超導臨界溫度（$T_c$）的微觀機製。 第二部分：復雜電子態與功能材料的模擬 本部分將理論工具應用於描述具有挑戰性的材料體係，這些體係的性質往往受到強關聯效應和結構缺陷的深刻影響。 第三章：強關聯體係的挑戰與解決方案 對於過渡金屬氧化物和稀土化閤物，標準DFT往往失效。本章專門處理Hubbard U項的應用，即DFT+$U$方法。我們不僅解釋瞭Hubbard模型的物理意義，還深入探討瞭如何選擇閤適的有效$U$值，並對比瞭局域平均場理論（LMTO）與DFT+$U$在區分金屬-絕緣體轉變中的優勢。此外，我們還介紹瞭一種更先進的、基於軌道投影的DMFT（動力學平均場理論）與DFT的混閤計算框架，用於更精確地描述Mott絕緣體的激發光譜。 第四章：錶麵、界麵與異質結的物理化學 凝聚態物理中的許多前沿應用（如催化、電池電極）都發生在界麵。本章聚焦於如何模擬無限晶體模型到有限尺寸（薄膜、納米顆粒）的過渡。我們詳細論述瞭錶麵弛豫的計算流程，以及使用超單元（Supercell）模擬缺陷（空位、間隙原子、取代雜質）的能量學和電子結構影響。尤其關注瞭異質結的能帶失配問題，以及如何通過界麵應變工程（Strain Engineering）來調控能帶的相對位置，從而實現界麵處的電荷分離或電荷轉移。 第五章：磁性材料的電子結構描述 磁性來源於未配對電子的自鏇。本章側重於描述磁性的計算方法。我們將闡述如何通過自鏇極化計算（Spin-Polarized Calculation）來確定不同磁有序態（鐵磁性、反鐵磁性、螺鏇磁性）的基態能量。通過計算磁矩的局域分布和磁性耦閤常數（通過碎裂型磁性模型或使用Hubbard模型分析），本書指導讀者如何從第一性原理預測磁轉變溫度和磁各嚮異性。 結論：計算到實驗的映射 最後，本書總結瞭如何將計算所得的密度、能級、耦閤常數等微觀量，通過理論模型（如玻爾茲曼輸運方程或格林函數方法）映射到可測量的宏觀屬性，如電導率、熱導率和介電響應函數，從而為材料設計提供清晰的指導路徑。本書的重點在於構建一個穩健的、多尺度的計算框架，用以攻剋凝聚態物理中復雜的電子結構問題。

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