分子间相互作用 物理图像、计算方法与模型势能PDF电子书下载

第1章 背景知识 1

1.1主题和特征 1

1.2历史概览 3

1.3相互作用势的概念和绝热近似 8

1.4分子间作用力的一般分类 12

参考文献 16

第2章 分子间相互作用的类型：定性图像 19

2.1直接静电相互作用 19

2.1.1一般表达式 19

2.1.2多极矩 20

2.1.3多极-多极相互作用 27

2.2共振相互作用 31

2.3极化相互作用 33

2.3.1诱导相互作用 33

2.3.2色散相互作用 35

2.4交换相互作用 39

2.5长程相互作用中的迟滞效应和温度的影响 45

2.6相对论（磁）相互作用 50

2.7宏观物体间的相互作用 54

参考文献 59

第3章 分子间相互作用的计算 64

3.1长程极限 64

3.1.1对Coulomb相互作用能算符多极展开的一般表达式的推导 64

3.1.2两个S态原子间的相互作用能 69

3.1.3分子体系的色散和诱导相互作用 72

3.1.4多极展开的收敛性 75

3.1.4.1微扰级数的多极展开 75

3.1.4.2对多极展开收敛性的研究 79

3.1.5除去多极展开中的发散 82

3.2中等与短距离情况 86

3.2.1含交换作用的微扰理论 86

3.2.1.1交换-微扰理论（exchange-perturbation theory）级数的任意性 86

3.2.1.2对称性匹配微扰理论 88

3.2.1.3允许使用标准Rayleigh-Schrodinger微扰理论的方法 91

3.2.2变分法 95

3.2.2.1 Hartree-Fock近似与电子相关的考虑 95

3.2.2.2基组重叠误差（BSSE） 100

3.2.2.3密度泛函理论 103

参考文献 106

第4章 分子间相互作用的不可加性 115

4.1不可加性的物理本质以及多体力的定义 115

4.2对不可加效应的展示 119

4.3微扰理论和多体分解 122

4.3.1普遍公式 122

4.3.2在二级微扰下色散能可加性的证明 125

4.3.3高阶色散能 126

4.4原子团簇中的多体效应 129

4.4.1稀有气体团簇 129

4.4.2金属团簇 129

4.4.3碱土金属团簇的结合本质 133

4.4.3.1研究碱土金属元素的结合方式为什么是重要的 133

4.4.3.2二聚体和三聚体的结合本质 135

4.4.3.3未占据轨道的布居 137

4.5原子-原子势方案和不可加性 140

参考文献 144

第5章 模型势 148

5.1半经验模型势 148

5.1.1刚球模型势 148

5.1.2 Lennard-Jones势 149

5.1.3对Lennard-Jones势的修正 150

5.1.3.1（12-6-4）势 150

5.1.3.2 （m-6-8）势 150

5.1.3.3 Kihara势 151

5.1.4 Buckingham势 152

5.1.5对Buckingham势的修正 153

5.1.6描述双原子分子光谱性质的模型势 154

5.1.6.1 Morse势 154

5.1.6.2 Rydberg势 155

5.1.6.3 Poschl-Teller势 156

5.1.6.4 Kratzer势 157

5.1.6.5 Dunham展开及其变式 158

5.1.7各向异性势 159

5.1.7.1 Keesom势 159

5.1.7.2 Stockmayer势 160

5.1.7.3原子-线型分子的相互作用势 160

5.1.7.4用于水和溶液体系研究的模型势 161

5.1.8屏蔽库仑势 164

5.1.9 Born-Mayer势 165

5.1.10 Boys-Shavitt多参数模型势 166

5.1.11组合（分段）模型势 167

5.1.11.1 Erginsoy-Vineyard-Englert势 167

5.1.11.2 ESMSV和MSV势 168

5.1.12金属和半导体研究中采用的模型势 169

5.1.12.1胶合势 169

5.1.12.2显含三体相互作用项的模型势 172

5.1.13根据从头计算所得势能面拟合的模型势 174

5.2模型势中参数的确定 179

5.3根据实验数据重构模型势 182

5.3.1 Rydberg-Klein-Rees方法 183

5.3.2散射问题的逆问题 184

5.3.2.1对问题的一般描述 184

5.3.2.2准经典的处理方法：Firsov方法 186

5.3.3根据热力学数据重构模型势 189

5.4全局优化方法 190

5.4.1对问题的简要介绍 190

5.4.2模拟退火算法 191

5.4.3超曲面形变方法 193

5.4.3.1扩散方程法 194

5.4.3.2阱间跳跃算法 196

5.4.4遗传算法 197

参考文献 201

附录A基本物理常数和物理单位转换表 208

附录B一些必要的数学工具 209

B.1矢量和张量的微积分 209

B.1.1矢量的定义——加法法则 209

B.1.2标量和矢量的乘积——三重标积 210

B.1.3行列式 212

B.1.4矢量分析——梯度、散度和旋度 213

B.1.5矢量空间和矩阵 216

B.1.6张量 220

B.2群论 222

B.2.1群元素的特征 222

B.2.2群的表示 227

B.2.3置换群 237

B.2.4线性变换群和三维旋转群 243

B.2.5点群 248

B.2.6不可约张量和球张量 255

参考文献 259

附录C多电子系统的量子力学计算方法 261

C.1绝热近似 261

C.2变分法 264

C.2.1自洽场（SCF）方法 264

C.2.2考虑电子关联的方法 270

C.2.2.1 r12依赖的波函数 270

C.2.2.2组态相互作用 271

C.2.2.3耦合簇（CC）方法 273

C.2.2.4密度泛函理论（DFT）方法 275

C.3微扰理论 279

C.3.1 Rayleigh-Schrodinger微扰理论 280

C.3.2 Moller-Plesset微扰理论 282

C.3.3算符形式和Brillouin-Wigner微扰理论 284

C.3.4变分微扰理论 287

C.3.5渐进展开——Pade逼近式 289

参考文献 292

索引 297