理论化学原理与应用

作者: 帅志刚著 , 邵久书著

出版社: 科学出版社

出版时间: 2008-08

版次: 1

ISBN: 9787030218704

定价: 128.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 875页

字数: 1102千字

正文语种: 简体中文

分类: 自然科学

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　　理论化学建立于量子物理和统计力学的基础上，它既是现代化学的基础又是学科的前沿，具有重要挑战性。任何一门自然科学都离不开深入的理论研究，否则就难以形成完整的学科体系。本书汇集了国内多个研究机构近20个理论化学研究小组近年来所取得的科研积累，详细介绍了他们在理论化学研究中所取得的突出研究成果，并阐述了该领域的前沿发展趋势。内容包括电子结构理论、动力学理论和分子光谱、非平衡统计理论、功能材料理论设计、催化理论以及生物酶催化等。
　　本书可供从事理论与计算化学、分子模拟、功能材料科学等领域的科研人员及研究生阅读、参考。帅志刚
江西铅山人，清华大学化学系教授，博士生导师。研究领域为理论化学、有机功能材料理论计算与模拟；主要是如何理论预测材料的性能，比如看到一个分子结构，在不用实验的前提下，预测它的发光效率。
学习简历：
1979.9-1983.7 中山大学物理系理学学士学位物理专业
1983.9-1986.7 暨南大学物理系、武汉大学物理系理学硕士学位固体物理专业
1986.9-1989.7 复旦大学物理系理学博士学位理论物理专业
工作简历：
1989.8-1990.2 复旦大学物理系研究助理（孙鑫教授课题组）
1990.3-2001.12 比利时University of Mons-Hainaut, Laboratory of Chemistry for Novel Materials, 博士后、研究助理、研究员
2002.1-2008.4 中国科学院化学研究所有机固体实验室，百人计划、研究员、博士生导师
2008.5-至今清华大学化学系，百人计划、教授、博士生导师
主要获奖与荣誉：
2004 中国科学院百人计划结题评估“优秀”（前20%）
2004 国家杰出青年科学基金
2006 国家人事部等7部委“新世纪百千万人才国家级人选”
2008 当选国际量子分子科学院(International Academy of Quantum Molecular Science)院士，成为继我国著名量子化学家唐敖庆教授后，中国第二位当选的院士。
部分国际交流与合作：
1993.2-5：美国麻省理工学院化学系、休斯敦大学物理系访问学者，合作研究
1994.2-5：美国Los Alamos National Laboratory, 凝聚态与统计物理研究室，访问学者
1995.9-11：印度Indian Institute of Science, Bangalore, 访问学者，合作研究
1996.9-10：美国Carnegie-Mellon University 合作研究
2001.7-8：美国University of Arizona 访问学者
主要学术兼职：
《中国科学：化学》编委
《Journal of Theoretical & Computational Chemistry》(World Scientific, Singapore)，Advisory Editor
《分子科学学报》编委
中国化学会副秘书长、理事、国际事务工作委员会主任
中国化学会理论化学专业委员会副主任
中国化学会有机固体专业委员会委员
北京大学兼职教授
东北师范大学客座教授
近期发表著作：
《理论化学原理与应用》，帅志刚、邵久书等编著，第0（部分）、第4（部分）、6（部分）、14、15章，科学出版社，北京，2008
《分子科学前沿》第10章“理论化学”，帅志刚、邵久书，科学出版社，北京，2007
《功能材料化学进展》第8章“有机功能材料理论研究进展”，帅志刚，化学工业出版社，北京，2005 序一
序二
主编者的话
各章(节)编写人员
第0章理论化学概论帅志刚邵久书
0.1引言
0.2量子化学
0.3化学动力学和统计力学
0.4理论与计算化学应用
0.5展望
参考文献

第一篇电子结构理论
第1章密度泛函理论及其数值方法
1.1密度泛函理论基本概念
1.2交换关联能量泛函
1.3含时密度泛函理论
1.4密度泛函理论的扩展形式
1.5离散方法
1.6线性标度计算方法
1.7密度泛函理论的应用
参考文献

第2章相对论量子化学基本原理及相对论密度泛函理论刘文剑
2.1引言
2.2相对论量子化学方法与变分原理
2.3矩阵表示
2.4相对论密度泛函理论
2.5结论与展望
参考文献

第3章概念密度泛函理论与浮动电荷分子力场杨忠志
3.1概念密度泛函理论
3.2分子力学
3.3分子动力学模拟简述
3.4ABEEM/MM浮动电荷蛋白质力场模型
3.5ABEEM/MM蛋白质力场模拟分子构象
3.6实际蛋白质分子Crambin结构模拟
参考文献

第4章耦合簇方法的研究进展黎书华帅志刚
4.1引言
4.2单参考耦合簇方法的基本原理
4.3单参考耦合簇方法的线性标度算法
4.4一种新的多参考耦合簇理论——块相关耦合簇方法
4.5运动方程耦合簇方法
4.6总结与展望
参考文献

第5章多参考态组态相互作用文振翼王育彬
5.1引言
5.2组态函数和组态相互作用方法
5.3CI的酉群算法
5.4近似MRCI方法
5.5Xian-CI程序
5.6基于Slater行列式的CI方法
5.7单参考态与多参考态方法的比较
5.8MRCI方法展望
附录
参考文献

第6章密度矩阵重整化群与半经验价键理论刘春根武剑帅志刚
6.1引言
6.2价键理论在半经验模型中的应用
6.3密度矩阵重整化群方法
6.4DMRG在共轭体系的价键理论计算中的应用
6.5DMRG在共轭体系的PPP模型计算中的应用
6.6对称化DMRG与共轭高分子激发态结构
6.7总结与展望
参考文献

第二篇化学动力学和光谱及统计力学
第7章多原子分子振转光谱的精确量子力学研究周燕子冉翃谢代前
7.1多原子分子核运动动能算符的量子力学表达式
7.2有限基组表象与离散变量表象
7.3求解大型稀疏矩阵本征问题的Lanczos递推算法
7.4光谱强度的计算
7.5振动共振态的计算
7.6应用
参考文献

第8章分子反应动力学的含时波包与非绝热过程理论韩克利楚天舒张岩
8.1绝热含时波包理论
8.2化学反应的绝热及非绝热效应
8.3非绝热含时波包理论
8.4非绝热量子含时波包理论在化学反应中的应用
参考文献

第9章实时和虚时量子演化半经典近似邵久书
9.1概论
9.2半经典传播子
9.3无指前因子的FBSD方法
9.4热平衡算符的时间演化高斯近似TEGA
9.5结论和展望
参考文献

第10章化学反应速率常数的量子瞬子理论赵仪王文己
10.1引言
10.2瞬子理论
10.3QI理论
10.4QI理论的应用
10.5总结
附录
参考文献

第11章量子耗散体系随机描述方法邵久书周匀
11.1概论
11.2量子耗散体系的随机描述
11.3级联方程组方法、混合随机-确定性方法和可变随机-确定性方法
11.4自旋-玻色模型在零温度下的耗散动力学
11.5总结和展望
附录随机过程、随机微积分的一些基本概念
参考文献

第12章量子耗散动力学理论介绍徐瑞雪严以京
12.1引言
12.2线性响应理论与相关函数
12.3影响泛函路径积分
12.4Brown振子体系
12.5通过路径积分求导建立微分量子耗散方程
12.6小结

附录
附录ABrown振子体系的路径积分
附录B方程(12.66)的推导
参考文献

第13章非平衡非线性化学动力学侯中怀辛厚文
13.1非线性化学动力学简介
13.2噪声和无序的积极作用
13.3介观化学振荡体系中的内涨落效应
13.4总结和展望
参考文献

第三篇理论与计算化学应用
第14章有机电子学材料的理论化学研究帅志刚彭谦陈丽平王林军杨笑迪
14.1引言
14.2光吸收与光发射谱的基本特征
14.3高分子电致发光内量子效率可以超过25\%的自旋统计极限
14.4预测分子发光效率的理论方法
14.5有机电子输运的小极化子模型与第一性计算
14.6局域电子传输理论——Marcus电荷转移与扩散
14.7总结与展望
参考文献

第15章有机分子非线性光吸收理论帅志刚朱凌云易院平
15.1引言
15.2张量方法研究卟啉类化合物的多光子吸收性质
15.3修正矢量方法及其在共轭分子的多光子吸收的应用
15.4总结与展望
参考文献

第16章酶的结构及催化反应机理吕文彩李泽生
16.1引言
16.2酶的结构与功能
16.3蛋白质三维结构预测
16.4蛋白质活性位点的预测及酶催化反应的反应机理
16.5展望
参考文献

第17章多相催化理论模拟：现代簇模型方法
17.1引言
17.2表面理论研究
17.3金属簇模型方法
17.4金属氧化物簇模型方法
17.5结语和展望
参考文献

第18章高分子材料的理论研究：从单分子链到分子聚集体马晶
18.1引言
18.2窄能隙共轭高分子材料的理论设计
18.3分子间相互作用：分子模拟在凝聚相体系中的应用
18.4基于有机高聚物的pn结
18.5其他固体表面体系
18.6挑战与展望
参考文献
内容简介:
　　理论化学建立于量子物理和统计力学的基础上，它既是现代化学的基础又是学科的前沿，具有重要挑战性。任何一门自然科学都离不开深入的理论研究，否则就难以形成完整的学科体系。本书汇集了国内多个研究机构近20个理论化学研究小组近年来所取得的科研积累，详细介绍了他们在理论化学研究中所取得的突出研究成果，并阐述了该领域的前沿发展趋势。内容包括电子结构理论、动力学理论和分子光谱、非平衡统计理论、功能材料理论设计、催化理论以及生物酶催化等。
　　本书可供从事理论与计算化学、分子模拟、功能材料科学等领域的科研人员及研究生阅读、参考。
作者简介:
帅志刚
江西铅山人，清华大学化学系教授，博士生导师。研究领域为理论化学、有机功能材料理论计算与模拟；主要是如何理论预测材料的性能，比如看到一个分子结构，在不用实验的前提下，预测它的发光效率。
学习简历：
1979.9-1983.7 中山大学物理系理学学士学位物理专业
1983.9-1986.7 暨南大学物理系、武汉大学物理系理学硕士学位固体物理专业
1986.9-1989.7 复旦大学物理系理学博士学位理论物理专业
工作简历：
1989.8-1990.2 复旦大学物理系研究助理（孙鑫教授课题组）
1990.3-2001.12 比利时University of Mons-Hainaut, Laboratory of Chemistry for Novel Materials, 博士后、研究助理、研究员
2002.1-2008.4 中国科学院化学研究所有机固体实验室，百人计划、研究员、博士生导师
2008.5-至今清华大学化学系，百人计划、教授、博士生导师
主要获奖与荣誉：
2004 中国科学院百人计划结题评估“优秀”（前20%）
2004 国家杰出青年科学基金
2006 国家人事部等7部委“新世纪百千万人才国家级人选”
2008 当选国际量子分子科学院(International Academy of Quantum Molecular Science)院士，成为继我国著名量子化学家唐敖庆教授后，中国第二位当选的院士。
部分国际交流与合作：
1993.2-5：美国麻省理工学院化学系、休斯敦大学物理系访问学者，合作研究
1994.2-5：美国Los Alamos National Laboratory, 凝聚态与统计物理研究室，访问学者
1995.9-11：印度Indian Institute of Science, Bangalore, 访问学者，合作研究
1996.9-10：美国Carnegie-Mellon University 合作研究
2001.7-8：美国University of Arizona 访问学者
主要学术兼职：
《中国科学：化学》编委
《Journal of Theoretical & Computational Chemistry》(World Scientific, Singapore)，Advisory Editor
《分子科学学报》编委
中国化学会副秘书长、理事、国际事务工作委员会主任
中国化学会理论化学专业委员会副主任
中国化学会有机固体专业委员会委员
北京大学兼职教授
东北师范大学客座教授
近期发表著作：
《理论化学原理与应用》，帅志刚、邵久书等编著，第0（部分）、第4（部分）、6（部分）、14、15章，科学出版社，北京，2008
《分子科学前沿》第10章“理论化学”，帅志刚、邵久书，科学出版社，北京，2007
《功能材料化学进展》第8章“有机功能材料理论研究进展”，帅志刚，化学工业出版社，北京，2005
目录:
序一
序二
主编者的话
各章(节)编写人员
第0章理论化学概论帅志刚邵久书
0.1引言
0.2量子化学
0.3化学动力学和统计力学
0.4理论与计算化学应用
0.5展望
参考文献

第一篇电子结构理论
第1章密度泛函理论及其数值方法
1.1密度泛函理论基本概念
1.2交换关联能量泛函
1.3含时密度泛函理论
1.4密度泛函理论的扩展形式
1.5离散方法
1.6线性标度计算方法
1.7密度泛函理论的应用
参考文献

第2章相对论量子化学基本原理及相对论密度泛函理论刘文剑
2.1引言
2.2相对论量子化学方法与变分原理
2.3矩阵表示
2.4相对论密度泛函理论
2.5结论与展望
参考文献

第3章概念密度泛函理论与浮动电荷分子力场杨忠志
3.1概念密度泛函理论
3.2分子力学
3.3分子动力学模拟简述
3.4ABEEM/MM浮动电荷蛋白质力场模型
3.5ABEEM/MM蛋白质力场模拟分子构象
3.6实际蛋白质分子Crambin结构模拟
参考文献

第4章耦合簇方法的研究进展黎书华帅志刚
4.1引言
4.2单参考耦合簇方法的基本原理
4.3单参考耦合簇方法的线性标度算法
4.4一种新的多参考耦合簇理论——块相关耦合簇方法
4.5运动方程耦合簇方法
4.6总结与展望
参考文献

第5章多参考态组态相互作用文振翼王育彬
5.1引言
5.2组态函数和组态相互作用方法
5.3CI的酉群算法
5.4近似MRCI方法
5.5Xian-CI程序
5.6基于Slater行列式的CI方法
5.7单参考态与多参考态方法的比较
5.8MRCI方法展望
附录
参考文献

第6章密度矩阵重整化群与半经验价键理论刘春根武剑帅志刚
6.1引言
6.2价键理论在半经验模型中的应用
6.3密度矩阵重整化群方法
6.4DMRG在共轭体系的价键理论计算中的应用
6.5DMRG在共轭体系的PPP模型计算中的应用
6.6对称化DMRG与共轭高分子激发态结构
6.7总结与展望
参考文献

第二篇化学动力学和光谱及统计力学
第7章多原子分子振转光谱的精确量子力学研究周燕子冉翃谢代前
7.1多原子分子核运动动能算符的量子力学表达式
7.2有限基组表象与离散变量表象
7.3求解大型稀疏矩阵本征问题的Lanczos递推算法
7.4光谱强度的计算
7.5振动共振态的计算
7.6应用
参考文献

第8章分子反应动力学的含时波包与非绝热过程理论韩克利楚天舒张岩
8.1绝热含时波包理论
8.2化学反应的绝热及非绝热效应
8.3非绝热含时波包理论
8.4非绝热量子含时波包理论在化学反应中的应用
参考文献

第9章实时和虚时量子演化半经典近似邵久书
9.1概论
9.2半经典传播子
9.3无指前因子的FBSD方法
9.4热平衡算符的时间演化高斯近似TEGA
9.5结论和展望
参考文献

第10章化学反应速率常数的量子瞬子理论赵仪王文己
10.1引言
10.2瞬子理论
10.3QI理论
10.4QI理论的应用
10.5总结
附录
参考文献

第11章量子耗散体系随机描述方法邵久书周匀
11.1概论
11.2量子耗散体系的随机描述
11.3级联方程组方法、混合随机-确定性方法和可变随机-确定性方法
11.4自旋-玻色模型在零温度下的耗散动力学
11.5总结和展望
附录随机过程、随机微积分的一些基本概念
参考文献

第12章量子耗散动力学理论介绍徐瑞雪严以京
12.1引言
12.2线性响应理论与相关函数
12.3影响泛函路径积分
12.4Brown振子体系
12.5通过路径积分求导建立微分量子耗散方程
12.6小结

附录
附录ABrown振子体系的路径积分
附录B方程(12.66)的推导
参考文献

第13章非平衡非线性化学动力学侯中怀辛厚文
13.1非线性化学动力学简介
13.2噪声和无序的积极作用
13.3介观化学振荡体系中的内涨落效应
13.4总结和展望
参考文献

第三篇理论与计算化学应用
第14章有机电子学材料的理论化学研究帅志刚彭谦陈丽平王林军杨笑迪
14.1引言
14.2光吸收与光发射谱的基本特征
14.3高分子电致发光内量子效率可以超过25\%的自旋统计极限
14.4预测分子发光效率的理论方法
14.5有机电子输运的小极化子模型与第一性计算
14.6局域电子传输理论——Marcus电荷转移与扩散
14.7总结与展望
参考文献

第15章有机分子非线性光吸收理论帅志刚朱凌云易院平
15.1引言
15.2张量方法研究卟啉类化合物的多光子吸收性质
15.3修正矢量方法及其在共轭分子的多光子吸收的应用
15.4总结与展望
参考文献

第16章酶的结构及催化反应机理吕文彩李泽生
16.1引言
16.2酶的结构与功能
16.3蛋白质三维结构预测
16.4蛋白质活性位点的预测及酶催化反应的反应机理
16.5展望
参考文献

第17章多相催化理论模拟：现代簇模型方法
17.1引言
17.2表面理论研究
17.3金属簇模型方法
17.4金属氧化物簇模型方法
17.5结语和展望
参考文献

第18章高分子材料的理论研究：从单分子链到分子聚集体马晶
18.1引言
18.2窄能隙共轭高分子材料的理论设计
18.3分子间相互作用：分子模拟在凝聚相体系中的应用
18.4基于有机高聚物的pn结
18.5其他固体表面体系
18.6挑战与展望
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