固體量子化學(xué)

前言

　　本書第一版完稿于1993年冬，于1997年出版。近年來已被許多高校（研究所）有關(guān)材料科學(xué)專業(yè)作為大學(xué)參考書或研究生教材使用，據(jù)說反應(yīng)尚好。由于該書印數(shù)較少，初版書上市很快就已售空。所以近幾年筆者不斷地收到一些教師與同學(xué)們（包括國外留學(xué)人員）需求該書的來信與電傳。筆者除了已將自存的幾十本書寄贈完之外別無他法了。這次本書被教育部審定作為研究生教材得以再版，實(shí)在是適應(yīng)了當(dāng)前這方面需求的大好事，同時借此機(jī)會筆者對本書得以作一次全面的校訂與增補(bǔ)。使得它更能適應(yīng)材料科學(xué)的發(fā)展實(shí)際與國內(nèi)有關(guān)專業(yè)教學(xué)的需要?！　∪珪彩?，總的來說，作為研究生教材，除了增補(bǔ)了近十年的重要文獻(xiàn)外，本書的基本架構(gòu)沒有變。其中第一章晶體結(jié)構(gòu)與第二章固體能帶理論基礎(chǔ)部分仍然是適合化學(xué)與其他非物理專業(yè)的學(xué)生們學(xué)習(xí)掌握凝聚態(tài)物理基本概念與方法所必需的。第三章與第四章是固體量子化學(xué)的理論模型與方法，乃本書的理論基礎(chǔ)的核心部分，鑒于其中的密度泛函理論方法在固體材料研究中的應(yīng)用更加廣泛深入，因而增補(bǔ)了一節(jié)（§4-6　一些具體計算方案），反映了當(dāng)前新材料的分子設(shè)計與材料設(shè)計中理論工具應(yīng)用的現(xiàn)況，其余均仍屬必要的。在第五章到第十章的新材料各論部分中，僅對第八章有機(jī)磁性體增補(bǔ)一節(jié)（§8-5　多自由基分子的磁性與相變溫度），第九章有機(jī)非線性光學(xué)材料中增補(bǔ)二節(jié)（§9-6　螺旋共軛分子與§9-7　C60衍生物的NLo性質(zhì)），最后在第十章中增補(bǔ)一節(jié)（§10-5　碳納米管的結(jié)構(gòu)、電子態(tài)與性能）反映了當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域中重大而頗有發(fā)展前景的課題的研究現(xiàn)狀。關(guān)于納米材料，似乎應(yīng)當(dāng)單辟一章專門給予介紹與論述，但限于這次修訂時間短促，只將有關(guān)材料作為一節(jié)補(bǔ)充在超導(dǎo)電材料之后。經(jīng)這次修訂增補(bǔ)之后，自信再版會比初版更能反映當(dāng)前材料科學(xué)的分子設(shè)計理論現(xiàn)況，更能讓學(xué)生易于理解與掌握。雖然筆者已奮力為之，但限于水平與條件，不當(dāng)之處一定不少，懇切希望讀者與同仁多加指正。

內(nèi)容概要

本書是教育部研究生工作辦公室推薦教材。本書在簡要討論晶體對稱性與能帶理論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹固體研究中的理論模型與量子化學(xué)方法及其在固體材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。全書共10章。內(nèi)容涉及近年來開發(fā)的新型材料，如低維固體、有機(jī)導(dǎo)體、磁性體、非線性光學(xué)材料、高溫超導(dǎo)體與有機(jī)超導(dǎo)體及碳納米材料的結(jié)構(gòu)、電子態(tài)與性能關(guān)系研究的現(xiàn)狀。 　　本書可作為高等學(xué)校化學(xué)、物理、冶金、化工與材料科學(xué)等專業(yè)的本科高年級學(xué)生、研究生教材，也可供科技工作者及教師參考。

書籍目錄

第一章  晶體的周期性結(jié)構(gòu)與對稱性  1-1　晶體的空間對稱性    1．平移對稱性    2．點(diǎn)對稱性    3．晶系與Bravais晶格  1-2　倒晶格與Brillouin區(qū)    1．正格矢空間中的晶胞    2．Wigner-Seitz元胞    3．倒格矢    4．Brillouin區(qū)  1-3　平移群的不可約表示  1-4　空間群的不可約表示    1．波矢k群及其表示    2．空間群的不可約表示  1-5　雙值空間群  1-6　時間反演與磁性空間群    1．時問反演算符    2．Kramers定理與附加簡并度    3．磁性空間群  1-7　晶體對稱性與相變  參考文獻(xiàn)第二章　能帶論基礎(chǔ)  緒論  2-1　晶體中電子態(tài)    1．Schrodinger方程的對稱性與能帶    2．Bloch函數(shù)的一般性質(zhì)  2-2 Brillouin區(qū)中對稱點(diǎn)上態(tài)的分類    1．簡單立方點(diǎn)陣    2．相容性關(guān)系  2-3　自由電子能帶    1．自由電子模型    2．簡單立方晶體    3．準(zhǔn)自由電子近似  2-4　緊束縛近似    1．忽略重疊積分的情形    2．基于S，P態(tài)的能帶    3．重疊積分不為零的情形  2-5 正交化平面波法與贗勢法    1．正交化平面波法    2．贗勢法  2-6 元胞法、綴加平面波法與KKR法    1．元胞法    2．綴加平面波法    3．KKR法　參考文獻(xiàn)第三章  晶體的分子模型　緒論　3-1 分子簇模型　3-2 簇在晶體中的環(huán)境　3-3 擴(kuò)展晶胞的準(zhǔn)分子模型    1．?dāng)U展晶胞及其對稱性    2．倒格矢空間中的擴(kuò)展晶胞與Brillouin區(qū)    3．?dāng)U展晶胞的準(zhǔn)分子模型  參考文獻(xiàn)第四章  固體研究中的量子化學(xué)方法  緒論  4-1 電子態(tài)計算中的基本近似    1．非相對論的分子Hamilton量    2．Born-Oppenheimer近似    3．軌道近似  4-2 分子理論中的自洽場方法    1．閉殼層體系的Harrree-Fock-Roothaan方法    2．開殼層體系的Hanree-Fock-Roothaan方法    3．Mulliken-Ruedenber9近似與ZD0近似  4-3 固體研究中的LCA0-C0近似    1．原子軌道線性組合的晶體軌道法要點(diǎn)    2．分子模型中的LCA0近似    3．準(zhǔn)分子擴(kuò)展晶格模型中的Mulliken近似與零微分重疊近似  4-4 固體研究中的Xa－方法    1．定域化電子密度近似--Hartree-Foek-Slater方程式    2．多重散射波Xa-方法　　……第五章　低維固體第六章　真實(shí)晶體第七章　晶體表面與晶體缺陷第八章　有機(jī)磁性體第九章　有機(jī)非線性光學(xué)材料第十章　超導(dǎo)電材料與碳納米材料附錄索引

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