21世纪科学版化学专著系列：理论化学原理与应用

　　目录序一序二主编者的话各章(节)编写人员第0章 理论化学概论 帅志刚 邵久书 10.1 引言 10.2 量子化学 30.3 化学动力学和统计力学 60.4 理论与计算化学应用 80.5 展望 9参考文献 10第一篇 电子结构理论第1章 密度泛画理论及其撒值方法 李震宇 粱万珍 杨金龙131.1 密度泛函理论基本概念 131.1.1 从波函数到电子密度 131.1.2 Hohenberg-Kohn定理：多体理论 151.1.3 Kohn-Sham方程：有效单体理论 171.2 交换关联能量泛函 181.2.1 支换关联穴 191.2.2 LDA和GGA 211.2.3 轨道泛函与非局域泛函 231.2.4 自相互作用修正 241.2.5 GW近似 251.3 含时密度泛函理论 261.3.1 舍时密度泛函理论基本概念 261.3.2 线性响应 281.3.3 激发态能量和振子强度 301.4 密度泛函理论的扩展形式 311.4.1 强关联密度泛函理论 311.4.2 流密度泛函理论 331.4.3 相对论性密度泛函理论 331.4.4 密度泛函微扰理论 341.4.5 极化和介电常数 351.5 离散方法 351.5.1 基组：从量子化学到固体能带理论 361.5.2 格点：有限差分和有限元 381.5.3 小波方法 391.6 线性标度计算方法 411.6.1 实现线性标度的目的和根据的基本原理 411.6.2 自洽场中的线性度方法 421.6.3 描述分子物理特性的线性标度方法 511.7 密度泛函理论的应用 541.7.1 效率与精度 541.7.2 材料物性 561.7.3 弱作用体革 571.7.4 生物大分子 581.7.5 分子电子学 581.7.6 分子尤谱 591.7.7 分子动力学 60参考文献 62第2章 相对论量子化学基本原理及相对论密度泛函理论 刘文剑 682.1 引言 682.1.1 相对论效应 682.1.2 Dirac方程与负能态问题 702.2 相对论量子化学方法与变分原理 752.2.1 哈密顿 752.2.2 Dirac-Hartree-Fock(DHF)的方法：极小极大变分原理 762.2.3 量于电动力学(QED) 简介 812.3 矩阵表示 832.3.1 中心场本征函数 832.3.2 基函数：动能平衡条件 842.3.3 原子回旋量线性扭合：“用原子合成分子” 892.4 相对论密度泛函理论 912.4.1 Dirac-Kohn-Sham(DKS)方程 922.4.2 准四分量方法 932.4.3 新一代准相对论方法XQR 942.4.4 交换相关作用：开壳层体系 992.4.5 计算效率比较 1032.4.6 相对论密度泛函应用举例 1042.5 结论与展望 105参考文献 105第3章 概念密度泛函理论与浮动电荷分子力场 杨忠志1103.1 概念密度泛函理论 1103.1.1 化学势及其相关的概念 1103.1.2 也负性与电负性均衡原理 3.1.3 电负性均衡方法(EEM) 1163.1.4 原子一键电负性均衡方法 1183.1.5 ABEEM模型中敏感皮革数的计算方法 1233.2 分子力学 1263.2.1 分子力学概述 1273.2.2 分子力场作用项的一般形式 1283.2.3 分子力场的参数化 1423.2.4 常见的力场 1443.2.5 极化力场和浮动电荷力场 1453.2.6 原子一键也负性均衡方法与分子力场的结合 1553.3 分子动力学模拟简述 1553.3.1 基本原理 1553.3.2 Newton运动方程式的数值解法 1563.3.3 周期性边界条件 1583.3.4 截断半径与最近镜像 1593.3.5 积分步长的选取 1613.3.6 分子动力学计算流程 1633.3.7 分于动力学模拟的初始设定和平衡态 1653.3.8 等温计算方法 1663.4 ABEEM/MM浮动电荷蛋白质力场模型 1673.4.1 ABEEM/MM浮动电荷力场模型 1683.4.2 ABEEM/MM模型参数的确定 1723.5 ABEEM/MM蛋白质力场模拟分子构象 1843.5.1 烷烃分子的构象 1843.5.2 多肤分子的构象 1913.6 实际蛋白质分子Crambin结构模拟 205参考文献 206第4章 相耦合簇方法的研究进展 黎书华帅志刚2094.1 引言 2094.2 单参考藕合簇方法的基本原理 2104.3 单参考藕合簇方法的线性标度算法 2124.3.1 基于局域轨道的CIM 算法 2124.3.2 基于分子片的线性标皮算法 2184.3.3 两种线性标度方法的数值计算比较 2224.3.4 线性标度算法小结 2254.4 一种新的多参考藕合簇理论一一块相关藕合簇方法 2254.4.1 多参考耦合装理论的现状 2254.4.2 块相关耦合是理论和计算细节 2264.4.3 数值计算结果 2324.4.4 小结 2354.5 运动方程藕合簇方法 2354.5.1 EOM-CCSD激发态理论 2364.5.2 EOM-CCSD带电态 2384.6 总结与展望 244参考文献 245第5章 多参考态组态相互作用 文振翼王育彬 2485.1 引言 2485.2 组态函数和组态相互作用方法 2495.3 CI的西群算法 2525.3.1 百群的生成元 2525.3.2 多电子体革的哈密顿算符 2545.3.3 的Gelfand基作为CSF 2555.3.4 不同行在DRT 2575.3.5 哈密顿短阵元 2605.3.6 计算策略 2615.3.7 积分变换和分类 2685.3.8 矩阵对角化 2705.3.9 大小一致性修正 2715.4 近似MRCI方法 2725.4.1 组态选择 2735.4.2 内收缩MRCI 2745.4.3 外收缩α(ECCI)及其改进 2755.4.4 双收缩CI 2765.4.5 基于组态的二级微扰(MRPT2) 2765.4.6 定域化MRCI及其他近似方法 2795.5 Xi 'an-CI程序 2805.6 基于Slater 行列式的CI 方法 2815.6.1 α链和β链 2815.6.2 近似FCI 方法 2835.7 单参考态与多参考态方法的比较 2835.7.1 与FCI计算比较 2845.7.2 与实验值比较 2865.8 MRCI方法展望 2885.8.1 MRCI程序的并行化 2885.8.2 MRCI与DFT的结合 2895.8.3 半经验MRCI方法 2895.8.4 非绝热跃迁 2905.8.5 自旋一轨道辑合 290附录 291附录A 空穴空间的完整loop 291附录B 空穴空间的部分loop 295参考文献 301第6章 密度矩阵重整化群与半经验价键理论 刘春根 武剑 帅志刚3096.1 引言 3096.2 价键理论在半经验模型中的应用 3116.2.1 半经验价键理论方法简介 3116.2.2 Slater行列式基组下的价键计算 3126.2.3 半经验价键计算的应用 3216.3 密度矩阵重整化群方法 3246.3.1 DMRG方法的构思背景 3246.3.2 DMRG的算法 3256.3.3 超级块的构建 3276.3.4 物理量的计算 3286.3.5 DMRG的精度 3296.3.6 计算方案的进一步优化 3306.4 DMRG在共辄体系的价键理论计算中的应用 3336.4.1 苯型起共轭分子的研究近况 3336.4.2 多省和多菲的无限单纯算法计算 3346.4.3 准二维苯型体系的无限系统DMRG计算 3406.4.4 共辄体系中自由基相合的有限系统算法 3446.5 DMRG在共辄体系的ppp模型计算中的应用 3506.5.1 分子几何构型优化 3516.5.2 激发能的计算 3536.5.3 自由基中的自旋分布 3546.6 对称化DMRG与共辄高分子激发态结构 3556.6.1 对称化DMRG3556.6.2 对称化DMRG计算激子束缚能 3566.6.3 对称化DMRG研究非线性尤学响应与态 3596.7 总结与展望 363参考文献 364第二篇 化学动力学和光谱及统计力学第7章 多原子分子振转光谱的精确量子力学研究 周燕子 冉翩 谢代前 3717.1 多原子分子核运动动能算符的量子力学表达式 3717.1.1 Born-Oppenheimer近似 3717.1.2 原子核运动的分离 3737.1.3 三原子分子的Radau和Jacobi坐标 3757.1.4 多原子分子体革的Jacobi坐标 3767.2 有限基组表象与离散变量表象 3777.2.1 有限基组表象 3777.2.2 离散变量表象方法 3797.2.3 FBR/DVR混合表象方法 3827.3 求解大型稀疏矩阵本征问题的Lanczos递推算法 3837.4 光谱强度的计算 3877.5 振动共振态的计算 3897.5.1 共振态的概念和分类 3897.5.2 共振态的计算方法 3907.6 应用 3917.6.1 He-N20体系 3917.6.2 Ar-HCCCN体系 3967.6.3 H2-N2O体系 3987.6.4 Mg-H2体革 402参考文献 406第8章 分子反应动力学的舍时波包与非绝热过程理论 韩克利 楚天舒 张岩4108.1 绝热舍时波包理论 4118.2 化学反应的绝热及非绝热效应 4148.2.1 Born-Oppenheimer方程 4148.2.2 Born-Oppenheimer-Huang方程 4158.2.3 电子非绝热Schr？dinger方程 4158.3 非绝热含时波包理论 4178.4 非绝热量子含时波包理论在化学反应中的应用 4218.4.1 F+H2反应的非绝热效应的研究 4218.4.2 系间窜越过程的非绝热动力学研究 427参考文献 4

　　理论化学建立于量子物理和统计力学的基础上，它既是现代化学的基础又是学科的前沿，具有重要挑战性任何一门自然科学都离不开深入的理论研究，否则就难以形成完整的学科体系。《理论化学原理与应用》汇集了国内多个研究机构近20个理论化学研究小组近年来所取得的科研积累，详细介绍了他们在理论化学研究中所取得的突出研究成果，并阐述了该领域的前沿发展趋势。内容包括电子结构理论、动力学理论和分子光谱、非平衡统计理论、功能材料理论设计、催化理论以及生物酶催化等。