材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

單斌，陳徵徵，陳蓉 著

圖書標籤:

• 材料學
• 納米尺度
• 計算模擬
• 算法
• 分子動力學
• 第一性原理
• 材料建模
• 計算物理
• 納米材料
• 科學計算

齣版社： 華中科技大學齣版社

ISBN：9787560996820

版次：1

商品編碼：11891308

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：輕型紙

頁數：394

字數：537000

編輯推薦

適讀人群 ：材料專業、物理專業、化學專業及相關專業高年級本科生及研究生、高校教師，從事計算材料學研究的科技工作者
　　《材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現》為國傢重大科學研究計劃青年項目成果，對計算材料學從基本算法到前沿研究成果進行瞭詳細介紹，內容廣博精深，具有較高的學術價值。

內容簡介

　　本書主要介紹瞭計算材料學中比較常用的微觀尺度模擬方法的基本理論，深入討論瞭各種模擬方法的數值化實現、數值算法的收斂性及穩定性等，綜述瞭近年來計算材料學國內外X新研究成果。本書共分為六章。前兩章內容包含材料模擬的理論基礎。第1章介紹瞭必要的數學基礎，包括綫性代數、插值與擬閤、優化算法、數值積分及群論等方麵內容。第2章介紹瞭量子力學、晶體點群及固體理論基礎。第3章介紹瞭*一性原理，主要包括Hartree�睩ock方法和密度泛函理論，同時詳細討論瞭如何利用平麵波贋勢方法求解體係總能和本徵波函數，並簡要介紹瞭近年來發展比較迅速的準粒子近似和激發態算法。第4章介紹瞭緊束縛方法，重點推導瞭Slater�睰oster雙中心近似下哈密頓矩陣元的普遍錶達式、原子受力的計算方法，以及緊束縛模型自洽化的方法。第5章介紹瞭分子動力學方法，包括原子經驗勢的種類、微正則係綜下分子動力學的實現算法，同時詳細討論瞭微正則係綜嚮正則係綜的變換，以及近年來發展起來的*一性原理分子動力學的理論基礎。第6章介紹瞭濛特卡羅方法，包括隨機數采樣策略及不同係綜下的濛特卡羅算法， 以及連接微觀與宏觀現象的動力學濛特卡羅方法。附錄對正文中涉及的若乾數學算法進行瞭詳細討論。

作者簡介

　　單斌，男，1978年9月齣生，華中科技大學材料學院材料科學與技術係副主任，教授，博士生導師。兼任美國德州大學達拉斯分校材料係客座教授、中科院寜波材料所客座研究員。教育部新世紀優秀人纔支持計劃獲得者，湖北省首屆“百人計劃”專傢，湖北省傑齣青年基金獲得者，中國稀土學會催化專業委員會委員，美國材料學會、電化學學會會員。主要從事先進催化材料的研發，高分子材料、梯度功能材料的3D打印研究、原子層沉積裝備研製等工作。在Science, ACS Nano、 ACS Catalysis、Physical Review Letters等國際期刊上發錶論文60餘篇，他引上韆餘次。長期擔任Nano Letters、Physical Review Letters、Physical Review B、Journal of Chemical Physics Letters、Journal of Physical Chemistry、Computational Materials Science等國際期刊的審稿人，任中國NSFC通訊評審專傢。

目錄

第1章　數學基礎（1）1.1　矩陣運算（1）1.1.1　行列式（1）1.1.2　矩陣的本徵值問題（4）1.1.3　矩陣分解（5）1.1.4　幺正變換（8）1.2　群論基礎（9）1.2.1　群的定義（9）1.2.2　子群、陪集、正規子群與商群（10）1.2.3　直積群（10）1.2.4　群的矩陣錶示（11）1.2.5　三維轉動反演群O（3）（11）1.3　最優化方法（12）1.3.1　最速下降法（13）1.3.2　共軛梯度法（13）1.3.3　牛頓法與擬牛頓法（20）1.3.4　一維搜索算法（27）1.3.5　單純形法（30）1.3.6　最小二乘法（31）1.3.7　拉格朗日乘子（35）1.4　正交化（38）1.4.1　矢量的正交化（38）1.4.2　正交多項式（38）1.5　積分方法（40）1.5.1　矩形法（40）1.5.2　梯形法（40）1.5.3　辛普森法（41）1.5.4　高斯積分（42）1.5.5　濛特卡羅方法（45）1.6　習題（47）第2章　量子力學和固體物理基礎（48）2.1　量子力學（48）2.1.1　量子力學簡介（48）2.1.2　薛定諤方程（49）2.1.3　波函數的概率詮釋（51）2.1.4　力學量算符和錶象變換（53）2.1.5　一維方勢阱（57）2.1.6　方勢壘的隧穿（58）2.1.7　WKB方法（61）2.1.8　傳遞矩陣方法（62）2.1.9　氫原子（64）2.1.10　變分法（69）2.2　晶體對稱性（71）2.2.1　晶體結構和點群（71）2.2.2　常見晶體結構和晶麵（84）2.2.3　結構缺陷（86）2.3　晶體的力學性質（91）2.3.1　狀態方程（91）2.3.2　應變與應力（92）2.3.3　彈性常數（93）2.4　固體能帶論（96）2.4.1　周期邊界、倒空間與Bl�塩h定理（96）2.4.2　空晶格模型與第一布裏淵區（99）2.4.3　近自由電子近似與能帶間隙（102）2.4.4　晶體能帶結構（105）2.4.5　介電函數（106）2.5　晶格振動與聲子譜（109）2.6　習題（113）第3章　第一性原理的微觀計算模擬（114）3.1　分子軌道理論（114）3.1.1　波恩�舶鹵競Ｄ�近似（114）3.1.2　平均場的概念（116）3.1.3　電子的空間軌道與自鏇軌道（117）3.1.4　Hartree�睩ock方法（118）3.1.5　Hartree�睩ock近似下的單電子自洽場方程（120）3.1.6　Hartree�睩ock單電子波函數的討論（123）3.1.7　閉殼層體係中的Hartree�睩ock方程（126）3.1.8　開殼層體係中的Hartree�睩ock方程（128）3.1.9　Hartree�睩ock方程的矩陣錶達（129）3.1.10　Koopmans定理（130）3.1.11　均勻電子氣模型（131）3.1.12　Hartree�睩ock方程的數值求解和基組選取（135）3.1.13　Xα方法和超越Hartree�睩ock近似（141）3.2　密度泛函理論（143）3.2.1　托馬斯�蔔衙轉駁依�剋近似（143）3.2.2　Hohenberg�睰ohn定理（145）3.2.3　Kohn�睸ham方程（146）3.2.4　交換關聯能概述（148）3.2.5　局域密度近似（149）3.2.6　廣義梯度近似（152）3.2.7　混閤泛函（155）3.2.8　強關聯與LDA+U方法（155）3.3　贋勢（158）3.3.1　正交化平麵波（158）3.3.2　模守恒贋勢（159）3.3.3　贋勢的分部形式（162）3.3.4　超軟贋勢（165）3.4　平麵波�藏褪品椒ǎ�167）3.4.1　布裏淵區積分——特殊k點（167）3.4.2　布裏淵區積分——四麵體法（175）3.4.3　平麵波�藏褪瓶蚣芟綠逑檔淖苣埽�185）3.4.4　自洽場計算的實現（197）3.4.5　利用共軛梯度法求解廣義本徵值（198）3.4.6　迭代對角化方法（202）3.4.7　Hellmann�睩eynman力（207）3.5　綴加平麵波方法及其綫性化（210）3.5.1　APW方法的理論基礎及公式推導（210）3.5.2　APW方法的綫性化處理（215）3.5.3　關於勢函數的討論（218）3.6　過渡態（219）3.6.1　拖曳法與NEB方法（219）3.6.2　Dimer方法（222）3.7　電子激發譜與準粒子近似（225）3.7.1　基本圖像（225）3.7.2　格林函數理論與Dyson方程（225）3.7.3　GW方法（227）3.7.4　Bethe�睸alpeter方程（232）3.8　應用實例（234）3.8.1　缺陷形成能（234）3.8.2　錶麵能（236）3.8.3　錶麵巨勢（237）3.8.4　集團展開與二元閤金相圖（239）3.9　習題（240）第4章　緊束縛方法（241）4.1　建立哈密頓矩陣（241）4.1.1　雙原子分子（241）4.1.2　原子軌道綫性組閤方法（242）4.1.3　Slater�睰oster雙中心近似（243）4.1.4　哈密頓矩陣元的普遍錶達式（248）4.1.5　對自鏇極化的處理（253）4.1.6　光吸收譜（254）4.2　體係總能與原子受力計算（255）4.3　自洽緊束縛方法（256）4.3.1　Harris�睩oulkes非自洽泛函（256）4.3.2　電荷自洽緊束縛方法（257）4.4　應用實例（260）4.4.1　閃鋅礦的能帶結構（260）4.4.2　石墨烯和碳納米管的能帶結構（261）4.5　習題（263）第5章　分子動力學方法（264）5.1　分子動力學（264）5.2　勢場選取（265）5.2.1　對勢（266）5.2.2　晶格反演勢（268）5.2.3　嵌入原子勢（270）5.2.4　改良的嵌入原子勢方法（277）5.3　微正則係綜中的分子動力學（278）5.3.1　Verlet算法（278）5.3.2　速度Verlet算法（280）5.3.3　蛙跳算法（281）5.3.4　預測�殘Ｕ�算法（282）5.4　正則係綜（284）5.4.1　熱浴和正則係綜（284）5.4.2　等溫等壓係綜（295）5.5　第一性原理分子動力學（297）5.5.1　波恩�舶鹵競Ｄ�分子動力學（297）5.5.2　Car�睵arrinello分子動力學（297）5.6　分子動力學的應用（302）5.7　習題（304）第6章　濛特卡羅方法（306）6.1　濛特卡羅方法實例簡介（306）6.2　計算函數積分與采樣策略（307）6.2.1　簡單采樣（308）6.2.2　重要性采樣（308）6.2.3　Metropolis采樣（311）6.3　幾種重要的算法與模型（313）6.3.1　正則係綜的MC算法（313）6.3.2　正則係綜的MC算法（314）6.3.3　巨正則係綜的MC算法（316）6.3.4　Ising模型（319）6.3.5　Lattice Gas模型（319）6.3.6　Potts模型（320）6.3.7　XY模型（320）6.4　Gibbs係綜（320）6.4.1　隨機事件及其接受率（321）6.4.2　GEMC算法實現（323）6.5　統計力學中的應用（324）6.5.1　隨機行走（324）6.5.2　利用Ising模型觀察鐵磁�菜炒畔啾洌�324）6.5.3　逾滲（326）6.6　動力學濛特卡羅方法（329）6.6.1　KMC方法的基本原理（329）6.6.2　指數分布與KMC方法的時間步長（330）6.6.3　計算躍遷速率（331）6.6.4　KMC幾種不同的實現算法（333）6.6.5　低勢壘問題與小概率事件（336）6.6.6　實體動力學濛特卡羅方法（338）6.6.7　KMC方法的若乾進展（339）6.7　KMC方法的應用（342）6.7.1　錶麵遷移（342）6.7.2　晶體生長（346）6.7.3　模擬程序升溫脫附過程（348）附錄A（351）A.1　角動量算符在球坐標中的錶達式（351）A.2　拉普拉斯算符在球坐標中的錶達式（354）A.3　勒讓德多項式、球諧函數與角動量耦閤（355）A.4　三次樣條（359）A.5　傅裏葉變換（361）A.5.1　基本概念（361）A.5.2　離散傅裏葉變換（362）A.5.3　快速傅裏葉變換（363）A.6　結構分析（369）A.6.1　辨彆BCC、FCC以及HCP結構（369）A.6.2　中心對稱參數（372）A.6.3　Voronoi算法構造多晶體係（374）A.7　NEB常用的優化算法（375）A.7.1　Quick�睲in算法（375）A.7.2　FIRE算法（376）A.8　Pulay電荷更新（377）A.9　最近鄰原子的確定（377）參考文獻（379）

前言/序言

　　計算材料學是一門新興的、發展迅速的綜閤性基礎科學。它的研究方法既區彆於理論物理學采用簡化模型尋找普遍規律的做法，也不同於實驗物理學在真實世界裏對實際體係進行觀測的方法。計算材料學采用的是一種分析型的“虛擬實驗”方法。它根據物質材料遵循的物理學基本方程，利用高效計算機強大的運算能力對材料的性質、功能以及演化過程等進行詳細的、拆解式的模擬和預測，以深入理解材料學實驗中觀察到的各種現象，並縮短新材料研發的周期，降低研發成本。這種虛擬實驗既保留瞭實際體係適當的真實性，也避免瞭實驗中無法消除環境因素乾擾的缺點，而且可以直接“觀察”微觀過程，而非通過測量其他量而間接地研究隱藏在現象後麵的真實物理機製。近二十年來，隨著計算機性能的飛速提升，這門學科在科學研究領域已愈來愈受到重視。計算材料學，特彆是原子層麵上的微觀模擬，已經構成瞭相當豐富的理論體係，包括服從經典牛頓運動定律的經驗勢方法、遵循薛定諤方程的第一性原理方法以及介於兩者之間的所謂半經驗方法等。最近十年來，隨著清潔能源技術的發展，針對激發態的理論和模擬算法也取得瞭長足的進步。從已公開的研究成果來看，即使是比較純粹的實驗工作，也往往包含對實驗現象的微觀模擬，以避免“知其然而不知其所以然”的尷尬。在這樣的學科發展背景下，編寫一本詳細介紹計算材料學基本算法的教材是非常必要的。　　本書共分為六章。前兩章內容包含材料模擬的理論基礎。第1章介紹瞭必要的數學基礎，包括綫性代數、插值與擬閤、優化算法、數值積分以及群論等方麵的內容。第2章介紹瞭量子力學、晶體點群及固體理論基礎。第3章介紹瞭第一性原理，主要包括Hartree�睩ock方法以及密度泛函理論，同時詳細討論瞭如何利用平麵波�藏褪品椒ㄏ慮蠼饊逑底苣芎捅菊韃ê�數，並簡要介紹瞭近年來發展比較迅速的準粒子近似和激發態算法。第4章介紹瞭緊束縛方法，重點推導瞭Slater�睰oster雙中心近似下哈密頓矩陣元的普遍錶達式、原子受力的計算方法，以及緊束縛模型自洽化的方法。第5章介紹瞭分子動力學方法，包括原子經驗勢的種類、微正則係綜下分子動力學的實現算法，同時詳細討論瞭微正則係綜嚮正則係綜的變換，以及近年來發展起來的第一性原理分子動力學的理論基礎。第6章介紹瞭濛特卡羅方法，包括隨機數采樣策略及不同係綜下的濛特卡羅算法，以及連接微觀與宏觀現象的動力學濛特卡羅方法。本書最後有附錄，對正文中涉及的若乾數學算法進行瞭詳細討論。　　在編寫過程中，一方麵我們查閱瞭大量的原始文獻，對涉及的方程進行瞭詳細的推導，盡量避免由於轉述他人的解釋而造成的錯漏，另一方麵，對於每一個知識點，我們都參考瞭盡可能多的國內外同類教材，再精煉齣我們認為最易於理解和錶述的方法在書中介紹齣來，以利於初學者從不同角度來理解同一個問題。有不同方法的比較，人們纔能進行全方位的理解，而不是簡單地、被動地接受知識的灌輸。因此，本書在講解基本原理的章節中盡量從更為形象、直觀的角度齣發，在保證正確的基礎上力求有彆於已有教材的內容。根據我們自己在學習和工作中的體會，計算材料學學習比較睏難的一點在於基本理論與具體應用之間存在著不小的距離。以第3章講述的密度泛函理論為例，在完成Kohn�睸ham方程推導之後，密度泛函理論的理論基礎就告一段落瞭，但是從該方程齣發到編寫齣實用的軟件包還是有很長的一段路要走。這個問題在其他幾章介紹的方法中也比較突齣。學生對此的感受可能更深。即使把書上的公式全部自己推導齣來，可能還是不知道如何利用這些知識乃至應用於實際。這對於激發學習者的學習興趣無疑是不利的。因此在本書中我們不惜犧牲瞭一定的可讀性，而花費瞭大量的篇幅來介紹每一種方法的具體實現過程。雖然有些“冒天下之大不韙”的意思，但是我們仍然認為，這種處理方式是有意義的。我們希望，讀者能將這本書從頭到尾讀下來，相信一定可以提升自己的工作和研究水平。　　本書由單斌、陳徵徵和陳蓉編著。特彆感謝國傢重大科學研究計劃青年項目（2013CB934800）、華中科技大學教材立項基金的大力支持。由於水平有限，書中不可避免地會存在不完善的地方，我們衷心希望各位專傢和廣大讀者不吝批評和指正。

材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現 洞悉微觀，預見未來：材料科學的納米尺度計算模擬之旅 想象一下，我們能夠如同剝洋蔥般，層層深入地探索物質最細微的結構，理解原子與分子如何交織，揭示宏觀材料特性背後隱藏的微觀奧秘。這正是“材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現”一書所要帶您踏上的激動人心的探索之旅。本書將引導讀者跨越宏觀世界的直觀認知，深入到原子、分子乃至電子的尺度，通過強大的計算模擬工具，洞察材料的本質，進而設計和創造齣具有前所未有性能的新型材料。 為何聚焦納米尺度？ 當我們談論納米尺度時，我們進入瞭一個物質世界與量子力學效應開始嶄露頭角的神奇領域。在這個尺度下，材料的錶麵積與體積之比急劇增大，量子隧穿、錶麵吸附、量子尺寸效應等宏觀尺度下幾乎可以忽略的現象，卻能深刻地影響材料的物理、化學和生物性質。從催化劑的高效性，到半導體器件的性能極限，再到生物兼容性材料的設計，納米尺度的精確控製和理解是實現材料科學重大突破的關鍵。本書將深入剖析為何納米尺度如此重要，以及計算模擬如何成為我們理解和操控這一尺度的強大武器。 從基礎原理到算法實現：構建堅實的理論基石 本書的核心在於係統地梳理和講解實現納米尺度計算模擬所必需的基礎理論和方法。我們不會止步於簡單的應用介紹，而是會深入到每一個算法背後的物理原理和數學框架。 量子力學的基石： 瞭解材料的微觀行為，離不開量子力學。本書將從薛定諤方程齣發，逐步介紹量子力學在描述原子、分子和固體的基本概念，如波函數、能量本徵態、電子密度等。讀者將學習如何利用這些基本原理來理解化學鍵的形成、電子的激發與躍遷，以及材料的光學和電學性質。 第一性原理計算： 這是納米尺度計算模擬中最強大、最基礎的工具之一。本書將詳述“第一性原理”的含義，即僅基於基本物理常數和被研究係統的組分進行計算，無需經驗參數。我們將重點介紹密度泛函理論（DFT），這是目前應用最廣泛、最成功的電子結構計算方法。讀者將深入理解DFT的理論框架，包括交換關聯泛函的選擇、收斂性判據、以及如何處理不同類型的材料（金屬、半導體、絕緣體）。 周期性邊界條件與超胞： 在模擬塊體材料時，為瞭近似無窮大的晶體，我們常常采用周期性邊界條件。本書將詳細講解周期性邊界條件的數學描述，以及如何使用倒易空間（k點采樣）來處理周期性勢場。對於錶麵、界麵、缺陷或低維材料（如納米綫、量子點）的研究，常常需要構建“超胞”來打破周期性，本書將闡述超胞的構建原則、尺寸選擇以及其在模擬中的意義。 原子尺度模擬方法： 除瞭第一性原理計算，分子動力學（MD）方法也是理解材料動力學行為的重要手段。本書將介紹MD的基本思想，即通過數值求解牛頓方程來跟蹤原子軌跡，從而模擬材料在不同溫度和壓力下的動態演化。我們將深入探討如何構建和選擇閤適的力場，如何處理邊界條件（如周期性邊界條件），以及如何進行能量最小化、弛豫和瞬態過程的模擬。 微觀模擬方法的選擇與適用性： 不同的問題需要不同的模擬方法。本書將對第一性原理計算、分子動力學、濛特卡洛方法等主流的微觀模擬方法進行係統比較，闡述它們各自的優勢、局限性以及適用的研究對象。例如，當需要研究電子的精確行為時，第一性原理計算是首選；而當需要模擬長時程的動力學過程時，分子動力學可能更為高效。 算法實現：將理論付諸實踐 紮實的理論基礎是前提，而如何將這些理論轉化為實際的計算模擬，則是本書的另一大亮點。我們將聚焦於實現納米尺度計算模擬的關鍵算法和計算技巧。 電子結構計算的算法： 讀者將學習到如何實現第一性原理計算中的核心算法，例如Kohn-Sham方程的求解（如迭代求解法）、綫性化方法、以及高效的電子軌道基組選擇。我們將探討如何提高計算效率，例如使用贋勢（pseudopotentials）來簡化原子核的相互作用，以及利用並行計算技術加速計算過程。 分子動力學模擬的算法： 本書將介紹分子動力學模擬中的關鍵算法，包括積分算法（如Verlet算法）、溫度控製算法（如Nosé-Hoover、Andersen）、壓力控製算法（如Parrinello-Rahman），以及如何處理長程力（如Ewald求和）。讀者將理解這些算法如何在數值上精確地模擬原子運動，並如何處理模擬過程中的各種挑戰。 並行計算與高性能計算： 納米尺度計算模擬往往需要巨大的計算資源。本書將介紹如何在多處理器、多節點的高性能計算（HPC）集群上進行有效的並行計算。我們將講解常用的並行計算模型（如MPI、OpenMP），以及如何在代碼層麵實現並行化，以應對大規模體係的模擬需求。 常用模擬軟件的原理剖析（不深入具體操作）： 在講解理論和算法的同時，本書將穿插對一些廣泛使用的納米尺度計算模擬軟件（如VASP, Quantum ESPRESSO, LAMMPS等）背後的核心算法原理的介紹，幫助讀者理解這些強大工具的工作機製，從而更好地選擇和應用它們。重點在於理解其算法思想，而非簡單的軟件操作手冊。 應用與展望：引領材料科學的未來 理論與算法的掌握，最終是為瞭解決實際的材料科學問題，並展望未來的發展方嚮。本書將通過豐富的實例，展示納米尺度計算模擬在各個材料領域的應用。 催化劑設計： 通過模擬反應機理，預測催化活性位點，設計更高效、更具選擇性的催化劑。 半導體與電子材料： 理解電子輸運機製，設計高性能的半導體器件、光電器件和量子信息器件。 能源材料： 模擬電池材料的離子擴散、電極界麵的形成，以及太陽能電池材料的光電轉換過程。 生物材料與藥物輸送： 模擬蛋白質與錶麵的相互作用，設計生物相容性材料，以及納米顆粒的藥物遞送機製。 二維材料與拓撲材料： 探索石墨烯、過渡金屬硫化物等新材料的獨特電子和光學性質，以及拓撲材料的量子效應。 材料設計與材料基因工程： 結閤計算模擬與高通量實驗，加速新材料的發現和開發過程，實現“材料基因工程”的願景。 誰適閤閱讀這本書？ 無論您是材料科學、物理學、化學、化學工程、微電子學等相關領域的本科生、研究生，還是希望深入理解材料微觀行為的研究人員和工程師，本書都將是您不可或缺的參考。對於初學者，本書提供瞭紮實的基礎理論和入門指導；對於有經驗的研究者，本書將幫助您深化理解，拓展新的研究思路。 結語： “材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現”是一本麵嚮未來的著作。它不僅是一本技術手冊，更是一扇通往微觀材料世界的窗口。通過這本書，您將掌握理解和設計新材料的強大思維工具，為解決人類麵臨的能源、環境、健康等重大挑戰貢獻力量。準備好您的計算思維，讓我們一同啓程，在納米尺度上，創造材料科學的無限可能！

評分☆☆☆☆☆

作為一個材料學的學生，我一直在尋找一本能夠真正帶領我走進計算模擬世界的書籍，而《材料學的納米尺度計算模擬》無疑滿足瞭我所有的期待。這本書的結構設計得非常閤理，從最核心的物理原理開始，逐漸深入到各種模擬方法，然後落腳到算法的實現。我特彆喜歡它在講解基本原理時，能夠用非常清晰易懂的方式，將那些抽象的量子力學概念和統計力學思想解釋清楚。比如，它會不會詳細講解波函數、電子密度、能量守恒等在模擬中的體現？然後，在介紹分子動力學模擬時，它是不是能夠通過生動的例子，比如水分子的運動，或者晶格振動，來幫助我們理解勢能函數和運動方程的意義？我最看重的是書裏對於算法實現部分的講解，我希望它能提供一些具體的編程語言（比如Python或者Fortran）的示例代碼，或者至少是詳細的僞代碼，這樣我就可以跟著書本一步一步地去實現那些模擬算法。我之前嘗試過一些開源的模擬軟件，但總覺得知其然不知其所以然，這本書會不會幫助我理解這些軟件背後的工作原理，從而讓我能夠更好地使用它們，甚至根據我的研究需求進行二次開發？我也很想知道，它會不會討論一些關於計算效率和並行化的技術，因為納米尺度的模擬往往需要巨大的計算資源，如何有效地利用計算能力是至關重要的。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我對這本書的期待值非常高，因為它填補瞭我知識體係中的一個重要空白。我一直對材料的微觀結構如何影響宏觀性能感到好奇，而計算模擬正是連接這兩者的橋梁。我希望這本書能夠深入地講解各種模擬方法的理論基礎，比如，它會不會詳細介紹如何從第一性原理齣發，計算材料的電子結構、力學性能、熱力學性質？對於分子動力學模擬，我特彆想瞭解它在模擬晶體生長、缺陷形成、相變等過程中的應用。更重要的是，我希望書中能夠提供一些關於算法實現的詳細指導。例如，它會不會介紹一些常用的數值積分方法，如何求解運動方程，以及如何處理周期性邊界條件？對於實際應用，我非常關心這本書能否為我提供一些關於如何選擇閤適的模擬方法、如何設置模擬參數、以及如何解讀模擬結果的指導。我擔心的是，雖然書裏講瞭原理，但實際操作起來可能會很睏難。它會不會涉及到一些實際的案例分析，比如，如何利用計算模擬來研究某種新型納米材料的性能？我希望這本書能夠成為我的“工具箱”，讓我能夠掌握計算模擬的技能，並將其應用於我的科研課題中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對我而言簡直是雪中送炭！我一直以來都對納米材料的神奇特性感到好奇，但又苦於沒有閤適的工具去深入探索。《材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現》這個名字，正是我所需要的。我希望這本書能夠全麵而係統地介紹納米尺度計算模擬的方方麵麵。在“基本原理”方麵，它會不會詳細講解那些構成模擬基礎的物理和化學理論？比如，它會不會從量子力學齣發，講解如何描述原子核和電子之間的相互作用？又或者，它會不會深入闡述統計力學中的概念，如分子運動、能量分布等，以及它們在模擬中的應用？我最關注的是“算法實現”部分。我希望這本書能夠提供詳細的算法步驟，甚至是僞代碼，以便我能夠理解其內在邏輯。例如，在分子動力學模擬中，它會不會講解如何選擇時間步長，如何處理邊界條件，以及如何進行能量最小化？我還希望這本書能夠幫助我理解，為什麼某些算法適用於特定問題，而另一些則不適用，並且如何根據問題的特點來選擇最閤適的算法。我渴望這本書能夠成為我理解和掌握納米尺度計算模擬的堅實基礎，讓我能夠自信地開展相關的研究。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期待，在於它是否能夠真正地將“從基本原理到算法實現”這條鏈路打通。作為一名材料學領域的初學者，我對納米尺度下的材料行為感到非常著迷，但計算模擬這門技術對我來說卻像是隔著一層迷霧。我希望這本書能夠清晰地闡述那些支撐納米尺度模擬的物理學和化學原理。例如，它會不會深入講解第一性原理計算的核心思想，比如如何通過求解薛定諤方程來獲得材料的電子結構？又或者，它會不會詳細介紹分子動力學模擬中，如何構建原子間的相互作用勢，以及如何通過牛頓定律來模擬原子的運動？更重要的是，我非常希望“算法實現”部分能夠足夠具體和實用。它會不會提供一些算法的僞代碼，或者在某個常見的編程語言（如Python）中的實現範例？我擔心的是，理論講得再好，如果不能轉化為實際操作，那也隻是紙上談兵。這本書能否幫助我理解，如何利用已有的模擬軟件，或者甚至是如何從零開始構建一個簡單的模擬工具？我期待這本書能夠讓我剋服對計算模擬的畏難情緒，並真正地掌握這門技術，將其應用於探索新的納米材料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現》讓我充滿瞭好奇和期待。它仿佛預示著一次深入探究納米材料奧秘的旅程，從最根本的物理原理齣發，一步步走嚮復雜的算法實現。我非常想知道，在“基本原理”部分，它會如何講解那些支撐納米尺度模擬的物理和化學概念。例如，它會不會詳細闡述量子力學中的薛定諤方程，以及如何通過數值方法求解它來獲得材料的電子結構？又或者，它會不會深入講解分子動力學模擬中的能量守恒定律，以及如何構建精確的原子間相互作用勢？我最看重的是“算法實現”部分。我希望這本書能夠提供一些具體的算法流程，甚至是一些常用的編程語言（如Python）的僞代碼或者代碼示例，讓我能夠真正地理解這些算法是如何工作的，並能動手去實現它們。我擔心的是，理論部分可能講得很深入，但到瞭算法實現時卻顯得過於抽象。這本書能否幫助我理解，如何將那些抽象的物理概念轉化為具體的計算步驟？它會不會講解一些關於數據處理和結果分析的技術，因為模擬的結果往往需要經過精細的處理纔能提取齣有用的信息？我期望這本書能夠成為我掌握納米尺度計算模擬技術的“教科書”，讓我能夠獨立地進行相關的研究和探索。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我隻能說，它絕對是納米尺度計算模擬領域的一本裏程碑式的著作！它的內容之豐富，講解之透徹，簡直讓我嘆為觀止。從最基礎的量子力學原理齣發，它一步一步地引導讀者進入到更復雜的計算方法，比如密度泛函理論（DFT）是如何應用於材料性質預測的，又是如何通過各種近似來處理實際問題。然後，它又詳細地闡述瞭分子動力學（MD）模擬的強大之處，如何通過模擬原子的運動來揭示材料的宏觀行為，以及在玻璃化轉變、擴散、相變等現象的研究中的應用。最讓我驚喜的是，書裏對各種算法的實現細節也做瞭非常深入的剖析，不僅僅是給齣公式，更是探討瞭各種數值方法背後的邏輯和優缺點，比如收斂性判據的選擇，截斷誤差的處理，以及並行計算的策略。我尤其欣賞書中關於如何優化模擬參數的部分，這對於獲得可靠的模擬結果至關重要。它會不會講解如何在不同的計算平颱上部署和運行模擬，以及如何進行結果的後處理和可視化？我之前在學習過程中，常常會在參數設置和結果分析上遇到瓶頸，希望這本書能提供一些實用的指導。而且，它有沒有涉及到一些高級的模擬技術，比如濛特卡洛方法，或者耦閤模擬方法（如QM/MM）在復雜體係中的應用？我真的很想瞭解，這本書能為我提供哪些解決復雜材料問題的新思路和新工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現》給我一種非常紮實的感覺，仿佛它是一本能夠係統地建立起我對這個領域認知體係的寶典。我一直對材料的原子級行為以及它們如何集體錶現齣宏觀特性感到著迷，而計算模擬無疑是揭示這一切的最佳途徑。我特彆想知道，這本書在“基本原理”部分，是如何講解那些構成納米尺度模擬基石的物理概念的。比如，它會不會深入探討量子力學的基本假設，如電子的波動性和粒子性，以及它們在計算中的體現？又或者，它會不會清晰地解釋統計力學中的係綜概念，以及它們如何與分子動力學模擬聯係起來？更重要的是，我非常期待“算法實現”部分的詳細闡述。我希望這本書能夠提供一些具體的算法，比如如何實現一個簡單的 Lennard-Jones 勢模擬，或者如何進行基本的晶格弛豫計算。它會不會提供僞代碼，甚至是一些常用的編程語言（如Python）的示例代碼？我擔心的是，理論部分可能講得很好，但到瞭實踐部分卻顯得空泛。這本書能否幫助我理解那些常用的模擬軟件，比如LAMMPS、VASP等，是如何工作的？我希望這本書能讓我擺脫“隻會調用軟件”的尷尬，能夠真正理解算法的精髓，並能夠根據我的研究需求進行靈活的調整和應用。

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書的題目聽起來就超級有分量！《材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現》，光是這個名字就能讓人腦海裏浮現齣無數復雜的公式和精密的模型。我特彆好奇它到底能帶我進入一個怎樣的微觀世界。讀過這本書的朋友們，我真的好想聽聽你們的真實感受啊！這本書是不是真的像它的名字一樣，能夠帶領我們深入淺齣地理解那些在納米尺度上發生的奇妙物理化學現象？比如，它有沒有細緻地講解那些基礎理論，比如量子力學在模擬中的應用，又或者分子動力學模擬的原理，還有有限元方法在材料分析中的角色？我特彆想知道，書裏的算法實現部分是不是足夠詳盡，有沒有提供實際的代碼示例或者僞代碼，這樣對於我們這些想要動手實踐的人來說，就太有價值瞭。而且，對於初學者來說，它會不會顯得過於艱深，還是說有足夠的鋪墊和循序漸進的講解，能夠讓我們逐步掌握這些復雜的概念？我一直覺得，計算模擬是理解材料性能的關鍵，但它的門檻確實不低。這本書能不能有效地降低這個門檻，讓我們這些對納米材料計算模擬感興趣的讀者，能夠快速入門並獲得成就感？尤其是在算法實現方麵，我最擔心的是理論講得很到位，但實際操作起來卻無從下手。這本書在這方麵有沒有給到我們足夠的指導和幫助？比如，它會不會介紹一些常用的模擬軟件，或者提供一些解決常見問題的思路和方法？我真的很期待這本書能夠成為我開啓納米尺度計算模擬之旅的完美嚮導，讓我不再對那些抽象的理論感到畏懼，而是能夠用計算的語言去“看見”和“理解”材料的本質。

評分☆☆☆☆☆

讀到這本書的名字，我就被深深地吸引瞭。《材料學的納米尺度計算模擬：從基本原理到算法實現》這個標題，承諾瞭從理論基礎到實踐應用的完整旅程。我一直覺得，要真正理解納米尺度下的材料行為，計算模擬是不可或缺的工具。我非常好奇，這本書是如何來講解那些“基本原理”的。它會不會詳細介紹量子力學中的概念，比如電子的局域化和離域化，以及它們如何影響材料的電子和光學性質？又或者，它會不會深入講解統計力學在描述多體係統中的作用，比如如何通過模擬來理解相變或者擴散過程？我特彆期待“算法實現”部分的具體內容。我希望這本書能夠提供清晰的算法框架，甚至是一些用僞代碼或者其他編程語言實現的示例，讓我能夠跟著書本一步一步地進行實踐。我擔心的是，一些書籍可能隻會停留在理論層麵，而這本書能否真正地幫助我理解如何編寫或運用模擬代碼？它會不會講解一些優化算法的策略，比如如何提高計算效率，或者如何處理不同尺度下的模擬問題？我期望這本書能夠為我提供一套完整的計算模擬方法論，讓我能夠自信地運用計算工具去解決材料科學中的實際問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目就足以吸引我，因為它直接點齣瞭材料科學領域的核心研究方嚮之一——納米尺度計算模擬。我一直認為，在納米尺度上，材料的錶現往往會展現齣與宏觀尺度截然不同的性質，而計算模擬是探索這些奇妙現象的有力武器。我非常好奇這本書是如何將“基本原理”與“算法實現”巧妙地結閤在一起的。在基本原理方麵，它會不會深入講解量子力學、統計力學在納米尺度模擬中的應用？比如，如何描述原子間的相互作用，如何處理大量粒子的集體運動？在算法實現方麵，我更關注的是它的實用性。它會不會提供一些具體的算法流程，或者在某種編程語言下的實現思路？我希望這本書能夠不僅僅停留在理論層麵，而是能夠真正地教會我如何動手去實現一個簡單的模擬程序，或者如何理解和修改現有的模擬代碼。比如，在分子動力學模擬中，它會不會講解 Verlet 算法的推導和實現，以及如何處理長程力？又或者在基於第一性原理的計算中，它會不會介紹如何求解薛定諤方程，以及如何進行能量最小化？我對這本書的期望是，它能夠成為我通往計算材料學世界的一塊敲門磚，讓我能夠剋服最初的睏難，並逐步掌握這門強大的技術。

評分☆☆☆☆☆

正版。

評分☆☆☆☆☆

質量很好，很專業，值得推薦！

評分☆☆☆☆☆

該書內容詳實，是從事計算材料學方麵研究的很好的參考書。特彆要說的是本書的圖錶製作很精細，方便讀者的理解。

評分☆☆☆☆☆

挺好的，正是我需要的書

評分☆☆☆☆☆

書非常的好，不僅是正版，裏麵的內容對我的研究很有幫助，看瞭有很大的啓發

評分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好好好好

評分☆☆☆☆☆

書還不錯，值得好好讀一下

評分☆☆☆☆☆

基礎理論有很全麵的介紹，有點難，需要認真學習

評分☆☆☆☆☆

好書還需認真讀