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計算材料學:從算法原理到代碼實現 版權信息
- ISBN：9787577200446
- 條形碼：9787577200446 ; 978-7-5772-0044-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算材料學:從算法原理到代碼實現 本書特色
本教材特點：提供全面的計算材料學相關知識的詳細講解，以其全面性、實用性和前瞻性成為計算材料學教材領域的標桿。本書不僅綜合了物理、化學和計算科學，還融合了*新的機器學習和人工智能技術，實現了從理論到應用的無縫銜接。全書具有以下四個特點全面性：該書涵蓋了從基礎數學和量子理論到復雜模擬算法和軟件實踐的所有方面。這種全面的知識覆蓋使讀者能夠獲得一個系統而完整的認識，有助于培養能適應不斷變化科學界需求的全面素質。實用性：與傳統的純理論教材不同，該書特別強調了計算模型到實際應用的轉換。對于每一種理論和模型，都提供了相應的Python代碼和實際應用實例。這種實用導向的教學方式不僅提升了教材的應用價值，也大大促進了學生的學習興趣和實踐能力。前瞻性：書中深入探討了機器學習和人工智能在計算材料學中的應用。它不僅展示了這些先進技術如何優化傳統計算方法，還預示了它們將如何推動材料科學的未來發展。這為讀者提供了一個獨特的、更新的知識視角，有助于他們跟上快速發展的科技潮流。互動性：教材還提供了二維碼，讀者掃描后可下載相關教學資源，還附有講解視頻和豐富的實例，增加了教材的互動性和趣味性。
計算材料學:從算法原理到代碼實現 內容簡介
本書主要介紹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，綜述近年來計算材料學國內外近期新研究成果。本書共八章。第1章介紹必要的數學基礎，包括線性代數、插值與擬合、優化算法、數值積分及群論等方面內容。第2章介紹量子力學、晶體點群及固體理論基礎。第3章介紹**性原理，主要包括HartreeFock方法和密度泛函理論，同時詳細討論了如何利用平面波贗勢方法求解體系總能和本征波函數，并簡要介紹了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VASP計算模擬實例，包括VASP程序、小分子氣體能量計算等內容。第5章介紹緊束縛方法，重點推導了SlaterKoster雙中心近似下哈密頓矩陣元的普遍表達式、原子受力的計算方法，以及緊束縛模型自洽化的方法。第6章介紹分子動力學方法，包括原子經驗勢的種類、微正則系綜下分子動力學的實現算法，同時詳細討論了微正則系綜向正則系綜的變換，以及近年來發展起來的**性原理分子動力學的理論基礎。第7章介紹LAMMPS分子動力學實例，包括LAMMPS程序、惰性氣體的擴散運動與平衡速率分布等內容。第8章介紹蒙特卡羅方法，包括隨機數采樣策略及不同系綜下的蒙特卡羅算法， 以及連接微觀與宏觀現象的動力學蒙特卡羅方法。附錄對正文中涉及的若干數學算法進行了詳細討論。本書可作為材料專業、物理專業、化學專業及相關專業高年級本科生及研究生的教材或高校教師的參考書，也可作為從事計算材料學研究的科技工作者的參考資料。
計算材料學:從算法原理到代碼實現 目錄
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矩陣的本征值問題(4)1.1.3矩陣分解(5)1.1.4幺正變換(8)1.2群論基礎(10)1.2.1群的定義(10)1.2.2子群、陪集、正規子群與商群(10)1.2.3直積群(11)1.2.4群的矩陣表示(11)1.2.5三維轉動反演群O(3)(12)1.3*優化方法(12)1.3.1*速下降法(13)1.3.2共軛梯度法(16)1.3.3牛頓法與擬牛頓法(22)1.3.4一維搜索算法(32)1.3.5單純形法(35)1.3.6*小二乘法(36)1.3.7拉格朗日乘子法(44)1.4矢量正交化(47)1.4.1施密特正交化(47)1.4.2正交多項式(48)1.5積分方法(49)1.5.1矩形積分法(50)1.5.2梯形積分法(51)1.5.3辛普森積分法(52)1.5.4高斯積分法(55)1.5.5蒙特卡羅積分方法(58)習題(61)第2章量子力學和固體物理基礎(62)2.1量子力學(62)2.1.1量子力學簡介(62)2.1.2薛定諤方程(64)2.1.3波函數的概率詮釋(65)2.1.4力學量算符和表象變換(67)2.1.5一維方勢阱(70)2.1.6方勢壘的隧穿(72)2.1.7WKB方法(74)2.1.8傳遞矩陣方法(77)2.1.9氫原子(80)2.1.10變分法(86)2.2晶體對稱性(88)2.2.1晶體結構和點群(88)2.2.2常見晶體結構和晶面(100)2.2.3結構缺陷(102)2.3晶體的力學性質(106)2.3.1狀態方程(106)2.3.2應變與應力(107)2.3.3彈性常數(108)2.4固體能帶論(110)2.4.1周期邊界、倒空間與Blch定理(111)2.4.2空晶格模型與**布里淵區(114)2.4.3近自由電子近似與能帶間隙(117)2.4.4晶體能帶結構(119)2.4.5介電函數(120)2.5晶格振動與聲子譜(123)習題(126)第3章**性原理的微觀計算模擬(128)3.1分子軌道理論(128)3.1.1玻恩奧本海默近似(128)3.1.2平均場的概念(130)3.1.3電子的空間軌道與自旋軌道(131)3.1.4HartreeFock方法(131)3.1.5HartreeFock近似下的單電子自洽場方程(133)3.1.6
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計算材料學:從算法原理到代碼實現 作者簡介
單斌，華中科技大學材料科學與工程學院教授、博士生導師，兼任中國科學院寧波材料所客座研究員。教育部新世紀優秀人才支持計劃獲得者，湖北省特聘教授，湖北省杰出青年基金獲得者，中國稀土學會催化專業委員會委員。主要研究方向是計算材料學、先進催化與原子層沉積的跨尺度模擬，以及人工智能在材料中的應用。主持和參與了包括國家自然科學基金重點項目、面上項目、國家重大科學研究計劃項目、湖北省杰出青年基金項目在內的多項國家級及省部級項目。在Science、Nature Communication、Angewandte Chemie International Edition、Physical Review Letters等國際權威雜志上發表論文150余篇，他引超過8000余次；獲發明專利授權40余項；榮獲日內瓦國際發明展特別金獎、湖北省技術發明獎一等獎、中國稀土學會科學技術獎二等獎、湖北省專利獎銀獎等獎項。 陳征征，2006年清華大學物理系畢業，獲理學博士學位。曾任美國加利福尼亞州立大學北嶺分校物理系助理研究員，現任教育機構ScholarOne董事長。主要研究方向為基于第一性原理計算的難熔金屬輻照損傷模擬、新型催化劑設計以及表面催化的微觀動力學模擬。已于Physical Review Letters、ACS Nano、Chemical Science等相關領域頂級雜志上發表論文30篇。擔任Physical Review Letters、PHYSICAL REVIEW B以及Journal of Physical Chemistry等雜志的特約審稿人。 陳蓉，華中科技大學機械科學與工程學院教授、博士生導師，華中科技大學柔性電子研究中心副主任。國家級創新領軍人才、國家海外高層次青年人才、中國工程院-中國工程前沿杰出青年學者等。主要研究方向為原子層沉積原理方法與工藝裝備。主持國家重點研發計劃顛覆性技術創新項目、國家基金重點項目、973計劃青年科學家專題項目等多項微電子與新能源相關項目，在Nature Communication、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、Small、Engineering、Science Bulletin等國內外期刊上發表SCI論文170余篇，主編/撰寫中英文出版物4部，獲專利授權100余項
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