Density Functional Methods in Physics (Nato a S I Series Series B, Physics) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1985-05-31

价格:USD 211.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780306419263

丛书系列:

图书标签:

Density Functional Theory
Physics
Quantum Chemistry
Computational Physics
Condensed Matter Physics
Electronic Structure
Nato ASI Series
Materials Science
Solid State Physics
Theoretical Physics

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具体描述

量子力学与固体物理的基石：密度泛函理论在物理学中的应用《密度泛函方法在物理学中的应用》（Density Functional Methods in Physics）一书，虽然其名称直接点明了核心主题，但其内容远不止于理论框架的介绍，更深入地探讨了密度泛函理论（DFT）作为一种强大的计算工具，在现代物理学研究，尤其是固体物理、凝聚态物理以及量子化学等领域所扮演的关键角色。本书并非一本简单的教科书，而是一部为研究者和高级学生量身打造的深度指南，旨在揭示DFT如何从根本上革新我们理解和预测物质性质的方式。本书首先会追溯密度泛函理论的起源和发展历程，从 Hohenberg-Kohn 定理的奠基性工作开始，逐步深入到 Kohn-Sham 方程的构建以及各类交换-关联泛函的演变。读者将了解到，DFT的核心思想在于将多体电子系统的复杂性，通过电子密度这一更易处理的量来概括，从而极大地简化了计算。然而，理解DFT的精髓并非易事，书中会详细阐述其背后的数学和物理原理，包括了泛函的精确定义、近似方法的优劣分析，以及各种泛函（如 LDA、GGA、混合泛函等）在不同体系中的适用性和局限性。作者会通过清晰的推导和概念性的解释，帮助读者建立对 DFT 理论基础的深刻认识。随后，本书将聚焦于 DFT 在实际物理学问题中的广泛应用。在固体物理领域，DFT 是研究材料电子结构、晶格动力学、磁性、超导性等性质的不可或缺的工具。书中会详细介绍如何利用 DFT 计算材料的能带结构，理解其导电性、光学性质以及电子态密度。读者将学习到如何模拟晶体结构，计算声子谱，从而理解材料的稳定性和热学性质。此外，DFT 在研究合金、点缺陷、表面与界面、以及非晶态材料等复杂体系中也发挥着重要作用，本书将通过具体的案例分析，展示 DFT 如何揭示这些体系的独特物理行为。在凝聚态物理领域，DFT 的应用范围同样极其广泛。从传统的半导体材料到前沿的拓扑材料、强关联电子体系，DFT 都提供了强大的计算支撑。书中会探讨 DFT 在理解磁性材料的磁矩、磁各向异性以及磁相变中的应用。对于超导材料，DFT 可以用来计算电子-声子耦合强度，预测超导转变温度。此外，在研究纳米材料、低维材料（如石墨烯、量子点）以及材料在外部场（电场、磁场、应力）作用下的响应时，DFT 同样能够提供精确的预测。本书会深入剖析 DFT 在这些复杂体系中的计算技巧和理论解释，引导读者如何有效地利用 DFT 来解决实际的科学问题。除了上述领域，本书还会拓展到量子化学和分子物理的交叉应用。尽管本书的侧重点在物理学，但 DFT 的原理和方法也已成为量子化学计算的核心。书中会简要介绍 DFT 如何应用于分子结构优化、反应路径分析、光谱性质预测以及分子动力学模拟等。这部分内容有助于读者理解 DFT 的普适性，并认识到其在不同科学分支中的统一性。此外，本书还关注 DFT 方法的最新进展和挑战。例如，对于强关联电子体系，传统的 DFT 方法在描述电子之间强烈的相互作用方面存在局限性，本书会介绍如何将 DFT 与其他方法（如 DMFT、GW近似）相结合，以克服这些挑战。同时，对准确性和计算效率的追求也促使研究者不断开发新的交换-关联泛函，以及发展更高效的计算算法和软件。本书会梳理这些前沿研究方向，并对未来 DFT 的发展趋势进行展望。在阅读本书的过程中，读者将不仅仅是被动地接受理论知识，更会被引导去思考 DFT 的局限性以及如何规避和改进。作者会强调，理解不同泛函的物理内涵和适用范围至关重要，并鼓励读者批判性地评估 DFT 计算结果的准确性。书中还会提供关于如何选择合适的计算参数、如何进行收敛性测试以及如何解释计算结果的实践性建议。总而言之，《密度泛函方法在物理学中的应用》是一本旨在赋予读者使用 DFT 工具解决复杂物理问题的能力的书籍。它不仅仅是理论知识的堆砌，更是理论与实践相结合的典范。通过深入浅出的讲解，辅以丰富的实例，本书将引领读者走进密度泛函理论的世界，理解其在现代物理研究中的核心地位，并为读者在各自的研究领域中开辟新的视野。无论你是对材料的电子结构感到好奇，还是对凝聚态物质的集体行为充满探索欲，亦或是希望在量子世界中寻找规律，本书都将是你不可或缺的有力助手。