固体中原子间的链结基础模拟和应用

Valim+Levitin

工业技术领域的发展与新材料的探索息息相关。材料科学探索着固体的基本性能，这也使得材料科学的相关知识在工业生产和生活中起着越来越重要的作用。材料科学的目的之一是解释固体材料的基本过程，并预测它在实际情况中的性能。这和固体材料中原子链结的类型和强度有着紧密联系。

本书共有18章：1.简介；2.经典理论和微观粒子，简要地介绍量子物理的基础，包括波粒二象性、测不准原理、波函数和薛定谔方程；3.原子中的电子，介绍概率密度函数，作为计算波函数和电子能量密度函数方法的哈特里近似；4.晶体点阵，介绍了点阵的基本概念，维格纳-塞茨单胞和布里渊区；5.均匀电子气和纯金属，介绍电子交换能和关联能；6.晶体中的电子和布洛赫波；7.原子间的键合强度标准；8.从第一性原理模拟固体的结构和性能（从头计算法）；9.材料科学中第一性原理模拟；10.Ni3Al固溶体的从头计算法；11.紧束缚模型和嵌入原子势；12.晶格振动的力系数；13.过渡金属，介绍过渡金属的结构、物理模型和内聚能等；14.半导体，介绍半导体的能带结构、共价键强度和性质；15.分子离子晶体，介绍分子晶体、离子晶体的价键性质和固态惰性气体、有机分子晶体等相关知识；16.高温蠕变，介绍高温蠕变的物理模型、方程，并对实验数据进行对比；17.金属疲劳，介绍裂纹的萌生和扩大、原子层面的疲劳损坏、裂纹尖端原子键断裂；18.动力学过程模拟，介绍用不同方程体系来模拟金属疲劳的动力学过程。

物质结构中元素的量子行为决定材料的微观行为。尽管量子行为和宏观理论应该互相弥补，但实际情况并不总是如此。作者向我们详尽展示了结构模型和计算机模拟方法。他考虑了基础物理和化学中的原子键，对预测的理论结果进行分析并将其和实验数据进行对比。他应用第一性原理模拟过渡金属、半导体、氧化物、固溶体、分子和离子晶体的性能。在本书最后几章，作者还饶有兴致的介绍了金属高温蠕变、金属疲劳等的新理论来帮助预测、预防可能的材料损伤。

通过阅读本书，读者将了解模拟材料性质、设计特征材料的工具和知识。由于本书介绍内容的跨学科性质，它适合固体物理、化学工程材料、固体材料的计算模拟、机器制造、凝聚态物理等方向学生，以及从事相关研究的工程师和研究人员。

郭抒，博士生

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