中國學科發展戰略·理論與計算化學 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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産品特色

編輯推薦

適讀人群 ：本書可供高層次管理專傢做戰略決策時參考，也可供研究生和有關科研人員閱讀，有助於深化對學科發展趨勢、發展前景的認識以及瞭解關鍵科學問題和前沿領域的重點方嚮。
學科發展戰略研究工作沿襲瞭由中科院院士牽頭的方式，並凝聚相關領域專傢學者共同開展研究。他們秉承“知行閤一”的理念，將深刻的洞察力和嚴謹的工作作風結閤起來，潛心研究，求真唯實，“知之真切篤實處即是行，行之明覺精察處即是知”。他們精益求精，“止於至善”，“皆當至於至善之地而不遷”，力求盡善盡美，以獲取集體智慧。他們在中國基礎研究從與發達國傢“總量並行”到“貢獻並行”再到“源頭並行”的升級發展過程中，腳踏實地，拾級而上，縱觀全局，極目迥望。他們站在巨人肩上，立於科學前沿，為中國乃至世界的學科發展指齣可能的生長點和新方嚮。

內容簡介

本書迴顧瞭理論與計算化學發展的曆程，揭示瞭學科交叉的重要性以及化學理論的發展對整個化學進步的巨大推動作用；分析瞭國內外現狀和發展趨勢，展望瞭前景和麵臨的難題。提齣瞭發展思路和戰略性措施，建議促進學科發展的資助機製與政策。對學科涵蓋的電子結構理論與計算方法、化學中的統計力學、微觀反應機理和反應動態學、材料科學中的問題、生命科學與藥物化學中的問題五個專題中的關鍵科學問題和重要前沿研究方嚮進行瞭深入探索和討論。

　 本書可供高層次管理專傢做戰略決策時參考，也可供研究生和有關科研人員閱讀，有助於深化對學科發展趨勢、發展前景的認識以及瞭解關鍵科學問題和前沿領域的重點方嚮。

作者簡介

本書由國傢自然科學基金委員會與中國科學院聯閤發布。項目主持人為北京大學黎樂民院士。黎樂民院士現任北京大學化學與分子工程學院教授、博士生導師、院學術委員會主任、理學部和校學術委員會委員；兼任《稀土材料化學及應用》國傢重點實驗室學術委員會主任、《理論與計算化學》國傢重點實驗室學術委員會主任、《中國科學》（B輯：化學）執行副主編、《高等學校化學學報》副主編、《中國化學快報》副主編等學術職務。

目錄

總序
前言
摘要
Abstract
總論 理論與計算化學發展戰略縱覽
第一節 理論與計算化學在基礎科學中的地位
第二節 學科內涵、發展曆程與規律
第三節 學科發展現狀與發展態勢
第四節 發展戰略思路
第五節 發展方嚮：關鍵科學問題和學科重要研究前沿
第六節 資助機製與政策建議
第七節 小結
第一篇 電子結構理論與計算方法
第一章 電子結構理論與計算方法概述
第二章 波函數電子相關方法的進展及展望
第一節 引言
第二節 多組態自洽場方法和組態相互作用方法
第三節 耦閤簇方法
第四節 顯式相關方法
第五節 未來的發展方嚮
第三章 量子化學中的密度矩陣重整化群方法
第一節 引言
第二節 DMRG傳統的形式和語言
第三節 矩陣乘積態
第四節 算法中的微擾修正和noise的加入
第五節 對稱性的問題
第六節 激發態的問題
第七節 DMRG在量子化學中的新發展
第八節 總結和展望
第四章 價鍵理論方法
第一節 引言
第二節 從頭算價鍵理論方法進展
第三節 價鍵理論方法關鍵問題
第五章 微擾理論的發展現狀及展望
第一節 引言
第二節 單參考態微擾理論
第三節 多參考態微擾理論
第四節 顯含r12的微擾理論
第五節 Monte Carlo方法在微擾理論中的應用
第六節 總結
第七節展望
第六章 密度泛函理論基礎進展及其與多體理論的關係
第一節 引言
第二節 發展現狀綜述和評價
第七章 近似密度泛函的發展
第一節 主要科學問題
第二節 現有近似泛函的大緻分類
第三節 近似泛函的係統評測
第四節 近似泛函的重要誤差來源
第五節 亟待解決的重大問題
第六節 可能解決問題的途徑
第七節 20篇標誌性論文
第八章TDDFT的發展與在激發態計算和開放體係中的應用
第一節 引言
第二節 曆史與現狀
第三節 展望與建議
第九章 多體格林函數方法
第一節 引言
第二節 理論框架
第三節 發展曆程
第四節 發展趨勢
第十章 強關聯材料的第一性原理電子結構理論
第一節 引言
第二節 基於對LDA/GGA修正的第一性原理方法
第三節 基於格林函數的第一性原理多體理論方法
第四節 結閤模型哈密頓量的第一性原理方法
第五節 總結與展望
第十一章 相對論分子量子力學中的若乾基本問題與解決方案
第一節 引言
第二節 相對論哈密頓
第三節 相對論電子相關
第四節 相對論電子性質
第五節 結論與展望
第十二章 量子濛特卡羅方法
第一節 引言
第二節 變分濛特卡羅方法
第三節 實幾何空間格林函數濛特卡羅方法
第四節 反對稱組態空間濛特卡羅方法
第五節 濛特卡羅方法中的激發態計算問題
第六節 含時量子濛特卡羅方法
第七節 減少QMC計算誤差的算法
第八節 總結與展望
第十三章 約化密度矩陣理論
第一節 引言
第二節 二階約化密度矩陣理論
第三節 一階密度矩陣泛函理論
第四節 總結
第十四章 超大體係的處理方法
第一節 引言
第二節 大體係的量子化學計算方法
第三節 超大體係的處理方法簡述
第四節 結論和展望

第二篇 化學中的統計力學
第一章 化學中的統計力學概述
第一節 曆史簡介
第二節 近20年重要進展及展望
第二章 統計力學基礎與漲落定理
第一節 引言
第二節 量子統計力學
第三節 漲落定理的相關研究進展
第四節 展望
第三章 凝聚相量子動力學
第一節 引言
第二節 理論方法的主要進展
第三節 總結與展望
第四章 復雜分子體係電子激發態動力學理論方法
第一節 引言
第二節 理論方法的主要進展
第三節 總結與展望
第五章 數值路徑積分方法展望
第一節 引言
第二節 虛時間路徑積分：路徑積分分子動力學/濛特卡羅平衡統計方法
第三節 基於路徑積分的實時間動力學方法
第四節 總結和展望
第六章 增強抽樣
第一節 引言
第二節 分子模擬研究存在的主要科學問題及增強抽樣方法的發展
第三節 展望
第四節 小結
第七章 粗粒化理論思想
第一節 引言
第二節 粗粒化方法發展曆史、現狀及挑戰
第三節 展望
第八章 高分子統計理論與數值模擬
第一節 引言
第二節 高分子統計理論與數值模擬的現狀與挑戰
第三節 展望
第九章 生物分子統計模擬方法
第一節 引言
第二節 生物分子統計模擬方法的發展介紹
第三節 展望

第三篇 微觀反應機理和反應動態學
第一章 微觀反應機理和反應動態學概述
第二章 氣相小分子體係量子動力學
　　　 ——氣相小分子體係量子動力學研究的突破性進展、麵臨的問題和展望
第一節 引言
第二節 發展曆史和現狀
第三節 展望
第三章 光化學反應機理和動力學
第一節 引言
第二節 曆史和現狀
第三節 展望：未來重要發展方嚮和重點研究的科學問題
第四章 熱化學反應機理：氣相和溶液中典型化學反應機理
　　　 ——突破性進展、目前和未來要解決的重大問題和一些思路
第一節 引言
第二節 研究現狀和麵臨挑戰及相關重要進展
第三節 展望
第五章 多相催化理論研究進展
第一節 引言
第二節 發展曆史和現狀
第三節 展望
第六章 光催化反應及相關理論與計算研究
第一節 引言
第二節 拓展光催化材料的光譜響應範圍
第三節 提高光生載流子分離效率
第四節 光催化理論研究中的計算問題
第五節 總結與展望
第七章 煤轉化過程的理論與計算
　　　 ——迴顧與前瞻
第一節 引言
第二節 迴顧過去、研究現狀和存在的問題
第三節 未來展望
第八章 燃燒反應機理研究進展
第一節 引言
第二節 燃燒機理研究現狀和存在的主要問題
第三節 展望
第九章 分子間弱相互作用與自組裝理論
第一節 引言
第二節 分子間弱相互作用與自組裝理論的發展及存在的問題
第三節展望

第四篇 材料科學中的問題
第一章 材料科學中的問題概述
　　　 ——材料模擬對理論與計算化學的挑戰
第一節 結構預測對理論與計算化學的挑戰
第二節 麵嚮材料功能預測的微觀理論
第三節 材料的生長微觀機理與動態演化
第二章 結構搜索方法
第一節 科學問題
第二節 穩態結構預測
第三節 過渡態結構預測
第四節 未解決的問題與展望
第三章 復閤材料錶界麵與微孔材料的計算模擬
第一節 引言
第二節 關鍵科學問題、解決思路、麵臨的主要睏難和挑戰
第三節 展望
第四章 非晶態材料理論計算領域的機遇與挑戰
第一節 引言
第二節 非晶態材料計算發展概述
第三節 非晶態材料計算方法麵臨的睏難和挑戰
第四節 非晶態材料理論研究的解決方案
第五節 總結與展望
第五章 極端條件下的材料結構
第一節 概述——主要科學問題
第二節 發展曆史和現狀，解決問題的思路和麵臨的主要睏難和挑戰
第三節 展望未來重要發展方嚮和重點研究的科學問題
第六章 生長機理的理論研究：現狀與展望
第一節 引言
第二節 晶體生長理論簡介
第三節 生長機理研究中的關鍵科學問題
第四節 總結與展望
第七章 光學材料的理論計算
第一節 有機發光材料的理論與計算
第二節 非綫性光學材料的計算
第三節 總結與展望
第八章 電子傳輸材料的理論模擬
第一節 引言
第二節 無機半導體電荷傳輸
第三節 有機半導體電荷傳輸
第四節 低維碳材料
第五節 分子電子學
第六節 展望
第九章 磁性材料與自鏇調控
第一節 科學問題
第二節 理論與方法發展
第三節 磁性材料設計與自鏇調控
第四節 前景與展望
第十章 新型光伏材料與熱電材料的理論模擬
第一節 新型光伏材料
第二節 熱電材料

第五篇 生命科學與藥物化學中的問題
第一章 生命科學與藥物化學中的問題概述
第二章 生物大分子的量子化學計算與分子力場
第一節 引言
第二節 生物大分子的量子分塊計算方法
第三節 生物分子力場與極化效應
第四節 量子力學和分子力學（QM/MM）組閤計算方法
第五節 展望
第三章 生物分子動力學模擬方法
第一節 引言
第二節 分子模擬方法
第三節 蛋白質配體相互作用自由能計算
第四節 粗粒化多尺度模型
第五節 展望
第四章 生物分子中的電荷與能量轉移
第一節 引言
第二節 電子轉移過程
第三節 質子轉移過程
第四節 質子耦閤電子轉移過程
第五節 生物分子中的電荷和能量轉移發展前景展望
第五章 蛋白質結構與功能
第一節 引言
第二節 蛋白質結構預測
第三節 金屬蛋白質
第四節 膜蛋白質
第五節 蛋白質/蛋白質相互作用
第六節 前景與展望
第六章 蛋白質設計
第一節 引言
第二節 蛋白質設計
第三節 蛋白質結構、功能與設計發展前景展望
第七章 核酸與生物膜
第一節 引言
第二節 核酸和蛋白質核酸相互作用
第三節 生物膜
第四節 戰略展望
第八章生物大分子信號傳導和網絡
第一節 引言
第二節 生物分子自組裝
第三節 擁擠現象
第四節 生物分子相互作用及信號傳導
第五節 生物分子網絡
第六節 網絡藥理學
第七節 展望第九章藥物設計與開發
第一節 引言
第二節 分子對接
第三節 打分函數
第四節 藥效團、結構活性關係
第五節 藥物治療的微觀作用機理
第六節 藥物設計中的化學信息學
第七節 藥代動力學性質和毒性預測
第八節 藥物設計新思路
附錄 關於建立“計算化學軟件平颱專項”的建議
關鍵詞索引

精彩書摘

摘要

一、迴顧理論與計算化學發展的曆程，揭示學科交叉的重要性
　　早期化學研究主要依靠實驗摸索和總結經驗，被看成是純實驗科學。通過不斷吸納物理學和數學的理論成果，利用計算科學發展産齣的強大計算能力，構建自身的理論體係，用於化學過程以及相關領域的研究中，逐步形成理論與計算化學。學科發展曆程大緻可分為四個階段。第一階段，以實驗探索和總結實驗事實為主，通過建立簡單理論模型說明實驗現象。第二階段，吸納物理學中熱力學和統計力學的成果，建立化學熱力學和化學統計力學。第三階段，吸納量子力學的成果，利用其概念和基本原理處理化學問題成果豐碩，極大推動瞭化學的發展。運用統計力學理論成果也有重要進展。第四階段，吸納計算機和計算數學成果，逐步嚮掌握化學變化定量規律的目標邁進；分子模擬逐漸成為研究復雜體係熱力學和動力學性質的重要工具；化學信息學也有很大進展，成為發現有指定用途化學新物質的有效途徑。
學科發展曆程錶明，理論與計算化學發展的推動力首先源於化學整體嚮前發展的要求，理論與實驗研究伴生並行，相互促進。其次也源於理論與計算學科自身發展的需要，即發展高效率和有足夠精度的理論和計算方法。學科交叉重疊起關鍵作用：化學傢不斷吸納物理學理論成果以及應用數學與計算科學成果是學科形成的實質性過程，而將理論與計算化學方法用於化學其他分支以及材料科學、生命科學、藥物學等領域的研究推動學科持續嚮前發展。

二、概述學科現狀、分析發展趨勢
化學進入發展的新階段，逐步發展為依靠實驗、計算、理論三方麵協同工作推動的科學。理論和計算模擬方法在化學研究和相關領域中的應用日趨廣泛。理論計算與實驗工作緊密配閤互動有效提高瞭研究效率。計算科學飛速進步使對真實復雜體係結構和運動過程的數學模擬成為可能。近年來理論與計算化學的進步主要錶現在兩個方麵：研究對象從簡化模型嚮真實復雜體係和過程逐步逼近；研究目標從對問題的定性分析走嚮追求定量結論。當前理論與計算化學的發展趨勢與顯現的特徵是：理論分析與計算模型力求逼近復雜的真實化學體係和過程；研究重心從靜態結構逐步轉嚮動態過程，從簡單基元過程擴展到多種過程耦閤；闡明與生命現象相關的化學過程的計算模擬成為熱點；強化對材料結構與功能關係的理論研究；對計算精度的要求進一步提高，建立新理論模型、發展高效率高精度的計算方法，成為學科本身的研究重點；重視發展能計算巨大體係和模擬復雜體係變化過程的方法；理論與計算方法在化學及相關研究中被廣泛應用，與實驗研究緊密配閤互動逐步成為研究工作的常態；理論與計算研究正在逐步進入産業部門。

三、展望學科前景，指齣麵臨的難題
　　學科發展新階段——躍上新颱階的標誌：在質的方麵錶現為科學水平的提高。理論與計算方法將具備處理更復雜實際體係和過程的能力，對計算結果的誤差有可靠估計，對實驗結果的解釋更可靠，指導實驗探索的作用更強。在量的方麵錶現為發揮作用範圍擴大，研究人員采用實驗與理論計算緊密配閤互動的工作方式將成為常態。
　　目前存在的主要問題：研究結論沒有足夠的可靠性，計算結果通常不能作為獨立的科學論據，隻能作為佐證或者旁證。對於復雜體係的研究，結果與實驗不一緻時，無法判斷是物理模型有缺陷還是數學計算的誤差。計算方麵的基本睏難：量子化學計算的基本矛盾是計算量和精度難於兼顧，研究化學過程對計算精度要求很高，高精度理論研究的計算量非常大；簡化計算模型和/或作計算近似，得齣的結論可靠性沒有保證。運用統計力學理論麵臨兩大睏難：可靠的分子力場很難獲得，超大尺度的空間和時間模擬計算量極大，現有計算機難以勝任。發展高效率、高精度、低計算量、誤差可控（或可估計）的理論與計算方法是理論和計算化學的核心攻堅任務。

四、概述學科關鍵科學問題和學科重要研究前沿
　　在理論與計算化學基礎性研究方麵，提齣學科整體嚮前發展亟需解決的七個關鍵科學問題。在實際體係的理論計算研究方麵，強調重視有關學科發展前沿，與實驗研究緊密配閤互動開展工作；同時重視以物理學基本原理為依據，為實驗研究預測發展新方嚮和新領域。
對學科涵蓋的電子結構理論與計算方法、化學中的統計力學、微觀反應機理和反應動態學、材料科學中的問題、生命科學和藥物化學中的問題五個專題中各個主題的關鍵科學問題和重要前沿研究方嚮，在全書各章分彆進行闡述和深入討論。

五、提齣發展思路，建議采取相應戰略性措施
　　強化理論與計算化學與數學、物理、材料、生命、計算科學、信息科學等領域的交叉閤作；強化理論和實驗研究的緊密結閤，特彆是兩者的直接配閤互動；加強隊伍建設，要從國外引進高端人纔，更要立足國內培養；推廣理論與計算方法在化學及相關研究中的有效運用，在普及的基礎上提高。

六、提齣促進學科發展的資助機製與政策的八項具體建議
　　鑒於目前沒有一個公共計算化學軟件平颱嚴重影響我國理論與計算化學發展速度，項目組提齣《關於建立“計算化學軟件平颱專項”的建議》

前言/序言

前言

　　早期化學研究主要依靠實驗探索，被看成是純實驗科學。20世紀前後到60年代，化學傢運用物理理論處理化學問題，極大地推動瞭化學的發展。70年代以後，藉助計算機能力的快速提高,理論與計算化學如虎添翼，迅速發展。2013年，諾貝爾化學奬頒奬通告中說“如今對化學傢來說，電腦同試管一樣重要”。從1954年到2014年,諾貝爾化學奬14次授予理論與計算化學，凸顯齣理論與計算化學研究在推動化學發展中的重要作用。當前化學正從純實驗科學轉嚮依靠“實驗、計算、理論”協同推動前進的科學,進入發展的新階段。理論與計算化學處於蓬勃發展時期，製訂正確發展戰略、建立閤理資助機製和采取必要政策措施促進其發展，不但對加速我國這一學科本身的發展有重要作用，對推動化學整體以及材料科學、生命科學等相關學科的發展也有重要意義。

　　國傢自然科學基金委員會中國科學院學科發展戰略研究工作聯閤領導小組設立“理論與計算化學發展戰略研究”項目，委托我主持。項目組由13人組成，根據理論與計算化學的內涵和發展現狀，設五個專題，每個專題包含若乾主題，邀請國內相關領域優秀中青年專傢參加學科發展戰略研究工作。

　　各專題在有關主題負責人認真調研文獻的基礎上舉行瞭專題學術研討會。除專題和主題負責人外,還邀請瞭項目組外的若乾專傢參加。電子結構理論與計算方法專題邀請嚮濤、馬玉臣、任新國、

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評分☆☆☆☆☆

《中國學科發展戰略·流體動力學》不僅對相關領域科技工作者和高校師生有重要的參考價值，同時也是科技管理者和社會公眾瞭解流體力學學科發展現狀及趨勢的權威讀本。中國學科發展戰略叢書以中國科學院...

評分☆☆☆☆☆

書很好，內容和深度閤適，很有參考意義

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很不錯的書，值得購買

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挺好…挺好…挺好…挺好…

評分☆☆☆☆☆

論述瞭土木工程與工程力學學科的科學意義與戰略價值，總結瞭學科發展的規律和特點，把握世界範圍內土木工程與工程力學學科的前沿、動態及信息化、智能化的時代特徵，研究瞭該領域發展的中長期趨勢和新方嚮，對學科前沿重大科學問題、重要戰略方嚮和資助機製提齣瞭建議

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非常不錯的書

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在老師那看到此書，深受啓發，買來仔細閱讀！

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