目錄
總序i
前言v
摘要xv
Abstract Xiii
總論 理論與計(jì)算化學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略縱覽1
第一節(jié) 理論與計(jì)算化學(xué)在基礎(chǔ)科學(xué)中的地位1
一、化學(xué)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的作用1
二、理論與計(jì)算在化學(xué)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用2
第二節(jié) 學(xué)科內(nèi)涵、發(fā)展歷程與規(guī)律4
一、理論與計(jì)算化學(xué)的內(nèi)涵4
二、學(xué)科發(fā)展歷程5
三、學(xué)科發(fā)展規(guī)律和特點(diǎn)7
第三節(jié) 學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì)7
一、理論與計(jì)算化學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀7
二、學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)與顯現(xiàn)的特征9
三、我國(guó)理論與計(jì)算化學(xué)發(fā)展情況10
第四節(jié) 發(fā)展戰(zhàn)略思路15
一、理論與計(jì)算化學(xué)發(fā)展前景和面臨的挑戰(zhàn)性難題15
二、學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略思路要點(diǎn)17
第五節(jié) 發(fā)展方向：關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和學(xué)科重要研究前沿18
一、學(xué)科整體的重要研究前沿與關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題18
二、各分支學(xué)科核心科學(xué)問(wèn)題與研究前沿20
第六節(jié) 資助機(jī)制與政策建議22
一、戰(zhàn)略性措施22
二、對(duì)資助機(jī)制與政策措施的建議23
第七節(jié) 小結(jié)24
第一篇 電子結(jié)構(gòu)理論與計(jì)算方法
第一章 電子結(jié)構(gòu)理論與計(jì)算方法概述29
第二章 波函數(shù)電子相關(guān)方法的進(jìn)展及展望38
第一節(jié) 引言38
第二節(jié) 多組態(tài)自洽場(chǎng)方法和組態(tài)相互作用方法39
第三節(jié) 耦合簇方法43
第四節(jié) 顯式相關(guān)方法47
第五節(jié) 未來(lái)的發(fā)展方向49
第三章 量子化學(xué)中的密度矩陣重整化群方法52
第一節(jié) 引言52
第二節(jié) DMRG傳統(tǒng)的形式和語(yǔ)言54
第三節(jié) 矩陣乘積態(tài)56
第四節(jié) 算法中的微擾修正和noise的加入60
第五節(jié) 對(duì)稱(chēng)性的問(wèn)題60
第六節(jié) 激發(fā)態(tài)的問(wèn)題61
第七節(jié) DMRG在量子化學(xué)中的新發(fā)展62
一、軌道排序和軌道類(lèi)型的問(wèn)題62
二、DMRG-CASSCF及其他方法優(yōu)化分子軌道63
三、超越MPS的張量網(wǎng)絡(luò)態(tài)64
四、結(jié)合動(dòng)態(tài)相關(guān)計(jì)算方法的DMRG-CASPT2和DMRG-CT 65
第八節(jié) 總結(jié)和展望66
第四章 價(jià)鍵理論方法70
第一節(jié) 引言70
第二節(jié) 從頭算價(jià)鍵理論方法進(jìn)展71
一、基于離域軌道的價(jià)鍵理論方法72
二、基于定域軌道的價(jià)鍵理論方法72
三、基于分子軌道方法波函數(shù)分析75
四、考慮凝聚態(tài)體系的價(jià)鍵理論方法75
第三節(jié) 價(jià)鍵理論方法關(guān)鍵問(wèn)題76
第五章 微擾理論的發(fā)展現(xiàn)狀及展望80
第一節(jié) 引言80
第二節(jié) 單參考態(tài)微擾理論81
一、單參考態(tài)閉殼層微擾理論81
二、單參考態(tài)開(kāi)殼層微擾理論82
第三節(jié) 多參考態(tài)微擾理論83
第四節(jié) 顯含Tl2的微擾理論86
第五節(jié) Monte Carlo方法在微擾理論中的應(yīng)用87
第六節(jié) 總結(jié)87
一、微擾理論的優(yōu)點(diǎn)87
二、微擾理論的缺點(diǎn)88
第七節(jié) 展望88
第六章 密度泛函理論基礎(chǔ)進(jìn)展及其與多體理論的關(guān)系92
第一節(jié) 引言92
第二節(jié) 發(fā)展現(xiàn)狀綜述和評(píng)價(jià)94
一、從分?jǐn)?shù)電荷／自旋的角度審視離域誤差和靜態(tài)誤差94
二、絕熱連接：建立密度泛函理論與多體理論之間的聯(lián)系98
第七章 近似密度泛函的發(fā)展106
第一節(jié) 主要科學(xué)問(wèn)題106
第二節(jié) 現(xiàn)有近似泛函的大致分類(lèi)106
第三節(jié) 近似泛函的系統(tǒng)評(píng)測(cè)107
一、生成熱109
二、帶電物種109
三、鍵能109
四、反應(yīng)能壘110
五、非共價(jià)鍵相互作用110
第四節(jié) 近似泛函的重要誤差來(lái)源110
第五節(jié) 亟待解決的重大問(wèn)題112
第六節(jié) 可能解決問(wèn)題的途徑114
第七節(jié) 20篇標(biāo)志性論文114
第八章 TDDFf的發(fā)展與在激發(fā)態(tài)計(jì)算和開(kāi)放體系中的應(yīng)用123
第一節(jié) 引言123
第二節(jié) 歷史與現(xiàn)狀124
一、基本TDDFT方法124
二、泛函形式的發(fā)展126
三、TDDFT線性標(biāo)度計(jì)算129
四、強(qiáng)電磁場(chǎng)過(guò)程131
五、流密度泛函理論132
六、開(kāi)放體系與量子輸運(yùn)133
第三節(jié) 展望與建議137
第九章 多體格林函數(shù)方法140
第一節(jié) 引言140
第二節(jié) 理論框架141
一、單粒子格林函數(shù)和雙粒子格林函數(shù)142
二、Dyson方程、Hedin方程和GW方法143
三、Bethe-Salpeter方程144
第三節(jié) 發(fā)展歷程146
一、GW方法146
二、Bethe-Salpeter方程149
三、計(jì)算程序和應(yīng)用151
第四節(jié) 發(fā)展趨勢(shì)152
一、自能算符的進(jìn)一步深入研究152
二、處理簡(jiǎn)并體系相關(guān)理論方法的研究152
三、處理雙激發(fā)現(xiàn)象相關(guān)理論方法的研究153
四、激發(fā)態(tài)作用力計(jì)算方法的研究153
五、電聲相互作用對(duì)電子結(jié)構(gòu)和激發(fā)態(tài)影響的研究153
六、自能算符快速計(jì)算方法的研究153
第十章 強(qiáng)關(guān)聯(lián)材料的第一性原理電子結(jié)構(gòu)理論156
第一節(jié) 引言156
第二節(jié) 基于對(duì)LDA/GGA修正的第一性原理方法157
一、LDAI+U方法158
二、雜化泛函158
三、SIC-LDA 159
第三節(jié) 基于格林函數(shù)的第一性原理多體理論方法160
第四節(jié) 結(jié)合模型哈密頓量的第一性原理方法161
一、downfolding概念161
二、HubbardU值的第一性原理計(jì)算162
三、LDA+DMFT方法163
四、GW+DMFT方法164
第五節(jié) 總結(jié)與展望166
第十一章 相對(duì)論分子量子力學(xué)中的若干基本問(wèn)題與解決方案169
第一節(jié) 引言169
一、相對(duì)論效應(yīng)169
二、量子電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)171
三、相對(duì)論分子量子力學(xué)172
第二節(jié) 相對(duì)論哈密頓173
一、全電子相對(duì)論哈密頓173
二、價(jià)電子相對(duì)論哈密頓177
第三節(jié) 相對(duì)論電子相關(guān)179
第四節(jié) 相對(duì)論電子性質(zhì)179
第五節(jié) 結(jié)論與展望180
第十二章 量子蒙特卡羅方法184
第一節(jié) 引言184
第二節(jié) 變分蒙特卡羅方法185
第三節(jié) 實(shí)幾何空間格林函數(shù)蒙特卡歲方法186
一、固定節(jié)面擴(kuò)散蒙特卡羅方法188
二、自修復(fù)節(jié) 面擴(kuò)散蒙特卡羅方法190
第四節(jié) 反對(duì)稱(chēng)組態(tài)空間蒙特卡羅方法191
一、全組態(tài)相互作用量子蒙特卡羅方法191
二、輔助場(chǎng)量子蒙特卡羅方法193
第五節(jié) 蒙特卡羅方法巾的激發(fā)態(tài)計(jì)算問(wèn)題194
第六節(jié) 含時(shí)量子蒙特卡羅方法195
第七節(jié) 減少Q(mào)MC計(jì)算誤差的算法196
一、表層塌滑量子蒙特卡羅方法196
二、減少方差、偏差的方法和力的計(jì)算197
第八節(jié) 總結(jié)與展望199
一、量子蒙特卡羅方法的優(yōu)點(diǎn)199
二、量子蒙特卡羅方法的缺點(diǎn)與待解決的主要難題199
三、展望200
第十三章 約化密度矩陣?yán)碚?03
第一節(jié) 引言203
第二節(jié) 二階約化密度矩陣?yán)碚?04
一、二階約化密度矩陣的N可表示問(wèn)題204
二、變分二階約化密度矩陣?yán)碚?06
三、收縮的薛定諤方程208
第三節(jié) 一階密度矩陣泛函理論211
第四節(jié) 總結(jié)215
第十四章 超大體系的處理方法218
第一節(jié) 引言218
第二節(jié) 大體系的量子化學(xué)計(jì)算方法219
一、不斷改進(jìn)量子化學(xué)計(jì)算方法以適應(yīng)大體系計(jì)算219
二、計(jì)算機(jī)披術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)大體系計(jì)算做出持續(xù)不斷的貢獻(xiàn)220
三、GPU技術(shù)將會(huì)對(duì)計(jì)算化學(xué)帶來(lái)的革命性影響220
第三節(jié) 超大體系的處理方法簡(jiǎn)述221
一、采用近似數(shù)值計(jì)算方法221
二、改變計(jì)算策略222
第四節(jié) 結(jié)論和展望225
第二篇 化學(xué)中的統(tǒng)計(jì)力學(xué)
第一章 化學(xué)中的統(tǒng)計(jì)力學(xué)概述231
第一節(jié) 歷史簡(jiǎn)介232
一、統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立——兩位奠基人232
二、量子統(tǒng)計(jì)的提出233
三、非平衡統(tǒng)計(jì)力學(xué)的發(fā)展233
四、相變研究234
五、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)力學(xué)234
六、學(xué)術(shù)期刊的演變235
第二節(jié) 近20年重要進(jìn)展及展望236
第二章 統(tǒng)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)與漲落定理243
第一節(jié) 引言243
第二節(jié) 量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)245
一、本征態(tài)熱化假設(shè)245
二、量子糾纏與典型性246
第三節(jié) 漲落定理的相關(guān)研究進(jìn)展248
一、Bochkov-Kuzovlev漲落耗散關(guān)系（漲落定理的早期版本）248
二、EvansSearles漲落定理（漲落定理的現(xiàn)代表述）248
三、Jarzynski等式249
四、Crooks功漲落定理（連接兩個(gè)平衡態(tài)的漲落定理）250
五、漲落定理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證250
六、隨機(jī)熱力學(xué)251
第四節(jié) 展望252
第三章 凝聚相量子動(dòng)力學(xué)256
第一節(jié) 引言256
第二節(jié) 理論方法的主要進(jìn)展256
一、系統(tǒng)-環(huán)境方法257
二、有效近似方法259
三、從不含時(shí)方法得到動(dòng)力學(xué)信息261
四、凝聚相光譜理論與計(jì)算261
第三節(jié) 總結(jié)與展望262
第四章 復(fù)雜分子體系電子激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)理論方法266
第一節(jié) 引言266
第二節(jié) 理論方法的主要進(jìn)展267
一、MCTDH方法267
二、混合量子經(jīng)典方法268
三、基于Meyer-Miller-Stock-Thoss-mapping模型的半經(jīng)典方法269
四、高斯波包方法270
第三節(jié) 總結(jié)與展望271
第五章 數(shù)值路徑積分方法展望274
第一節(jié) 引言274
第二節(jié) 虛時(shí)間路徑積分：路徑積分分子動(dòng)力學(xué)／蒙特卡羅平衡統(tǒng)計(jì)方法276
第三節(jié) 基于路徑積分的實(shí)時(shí)間動(dòng)力學(xué)方法277
第四節(jié) 總結(jié)和展望280
第六章 增強(qiáng)抽樣283
第一節(jié) 引言283
第二節(jié) 分子模擬研究存在的主要科學(xué)問(wèn)題及增強(qiáng)抽樣方法的發(fā)展284
一、分子模擬的時(shí)間與空間尺度問(wèn)題284
二、分子模擬中的增強(qiáng)采樣方法285
三、對(duì)給定坐標(biāo)空間的增強(qiáng)取樣285
四、無(wú)特定坐標(biāo)的取樣方法287
五、軌跡空間的增強(qiáng)取樣289
六、數(shù)據(jù)分析及取樣290
第三節(jié) 展望290
第四節(jié) 小結(jié)291
第七章 粗�；�理論思想295
第一節(jié) 引言295
第二節(jié) 粗�；�方法發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)296
一、實(shí)用性方面的問(wèn)題298
二、粗�；�方法學(xué)方面的問(wèn)題299
三、粗�；�方法的統(tǒng)計(jì)物理基礎(chǔ)300
第三節(jié) 展望301
第八章 高分子統(tǒng)計(jì)理論與數(shù)值模擬303
第一節(jié) 引言303
第二節(jié) 高分子統(tǒng)計(jì)理論與數(shù)值模擬的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)304
一、粗�；�分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)304
二、高分子體系自洽場(chǎng)方法的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)307
三、應(yīng)用增強(qiáng)抽樣方法的必要性308
第三節(jié) 展望308
第九章 生物分子統(tǒng)計(jì)模擬方法311
第一節(jié) 引言311
第二節(jié) 生物分子統(tǒng)計(jì)模擬方法的發(fā)展介紹312
一、多元?jiǎng)恿�學(xué)方法314
二、馬爾科夫態(tài)模型315
三、打樁算法316
四、過(guò)渡路徑抽樣算法316
五、過(guò)渡界面采樣方法317
六、前向流采樣方法317
第三節(jié) 展望318
第三篇 微觀反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)
第一章 微觀反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)概述323
第二章 氣相小分子體系量子動(dòng)力學(xué)——?dú)庀嘈》肿芋w系量子動(dòng)力學(xué)研究的突破性進(jìn)展、面臨的問(wèn)題和展望330
第一節(jié) 引言330
第二節(jié) 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀332
一、勢(shì)能面的構(gòu)建332
二、量子動(dòng)力學(xué)334
三、半經(jīng)典動(dòng)力學(xué)339
四、經(jīng)典力學(xué)在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用341
第三節(jié) 展望343
第三章 光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)346
第一節(jié) 引言346
第二節(jié) 歷史和現(xiàn)狀347
一、勢(shì)能面錐形交叉結(jié)構(gòu)和性質(zhì)347
二、非絕熱動(dòng)力學(xué)351
三、羰基化合物光解離機(jī)理356
四、金屬配合物光催化水分解356
第三節(jié) 展望：未來(lái)重要發(fā)展方向和重點(diǎn)研究的科學(xué)問(wèn)題358
第四章 熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：氣相和溶液中典型化學(xué)反應(yīng)機(jī)理——突破性進(jìn)展、目前和未來(lái)要解決的重大問(wèn)題和一些思路362
第一節(jié) 引言362
第二節(jié) 研究現(xiàn)狀和面臨挑戰(zhàn)及相關(guān)重要進(jìn)展364
一、計(jì)算精度和速度的挑戰(zhàn)365
二、溶劑效應(yīng)的計(jì)算所面臨的挑戰(zhàn)366
三、新的計(jì)算方法和模型的提出367
四、新的反應(yīng)模式的提出369
五、對(duì)于復(fù)雜反應(yīng)體系如何能考慮到所有而不是有限的幾條反應(yīng)途徑370
六、分叉過(guò)渡態(tài)(bifurcation-transition-state)和非玻爾茲曼(Boltzmann)分布的反應(yīng)考慮371
七、隧道效應(yīng)的考慮373
八、體系中真正催化物種的認(rèn)識(shí)的挑戰(zhàn)374
九、反應(yīng)規(guī)律的總結(jié)與歸納377
十、利用反應(yīng)機(jī)理信息來(lái)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化和新反應(yīng)的設(shè)計(jì)377
第三節(jié) 展望380
第五章 多相催化理論研究進(jìn)展384
第一節(jié) 引言384
第二節(jié) 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀386
一、結(jié)構(gòu)和活性的關(guān)聯(lián)386
二、理性催化設(shè)計(jì)的基本判據(jù)390
三、固液界面催化的理論方法392
第三節(jié) 展望397
第六章 光催化反應(yīng)及相關(guān)理論與計(jì)算研究401
第一節(jié) 引言401
第二節(jié) 拓展光催化材料的光譜響應(yīng)范圍402
一、元素?fù)诫s調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)402
二、固溶體調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)402
三、Ti02氫仳調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)403
四、復(fù)合光催化材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)403
五、近紅外及全太陽(yáng)譜光催化405
第三節(jié) 提高光生載流子分離效率406
一、復(fù)合半導(dǎo)體體系406
二、金屬／半導(dǎo)體復(fù)合體系407
三、石墨烯（類(lèi)石墨烯）／半導(dǎo)體復(fù)合體系407
四、自發(fā)極化材料408
第四節(jié) 光催化理論研究中的計(jì)算問(wèn)題408
一、激發(fā)態(tài)問(wèn)題409
二、結(jié)構(gòu)和尺度問(wèn)題410
第五節(jié) 總結(jié)與展望412
第七章 煤轉(zhuǎn)化過(guò)程的理論與計(jì)算——回顧與前瞻415
第一節(jié) 引言415
第二節(jié) 回顧過(guò)去、研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題416
第三節(jié) 未來(lái)展望425
第八章 燃燒反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展430
第一節(jié) 引言430
第二節(jié) 燃燒機(jī)理研究現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題431
一、燃燒反應(yīng)的基元過(guò)程431
二、燃燒復(fù)雜反應(yīng)機(jī)理437
三、燃燒反應(yīng)分子模擬441
第三節(jié) 展望442
第九章 分子間弱相互作用與自組裝理論445
第一節(jié) 引言445
第二節(jié) 分子間弱相互作用與自組裝理論的發(fā)展及存在的問(wèn)題147
一、分子間弱相互作用計(jì)算方法447
二、自組裝理論449
第三節(jié) 展望454
第四篇 材料科學(xué)中的問(wèn)題
第一章 材料科學(xué)中的問(wèn)題概述——材料模擬對(duì)理論與計(jì)算化學(xué)的挑戰(zhàn)461
第一節(jié) 結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)對(duì)理論與計(jì)算化學(xué)的挑戰(zhàn)462
第二節(jié) 面向材料功能預(yù)測(cè)的微觀理論464
第三節(jié) 材料的生長(zhǎng)微觀機(jī)理與動(dòng)態(tài)演化466
第二章 結(jié)構(gòu)搜索方法469
第一節(jié) 科學(xué)問(wèn)題469
第二節(jié) 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)471
第三節(jié) 過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)475
第四節(jié) 未解決的問(wèn)題與展望478
第三章 復(fù)合材料表界面與微孔材料的計(jì)算模擬482
第一節(jié) 引言482
第二節(jié) 關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題、解決思路、面臨的主要困難和挑戰(zhàn)483
一、表界面形貌及熱力學(xué)性質(zhì)的模擬483
二、表（界）面分子及分子聚集體的電子結(jié)構(gòu)486
三、表（界）面分子組裝487
四、多孔材料的理論研究490
第三節(jié) 展望494
第四章 非晶態(tài)材料理論計(jì)算領(lǐng)域的機(jī)遇與挑戰(zhàn)497
第一節(jié) 引言497
第二節(jié) 非晶態(tài)材料計(jì)算發(fā)展概述499
一、非晶硅和鍺499
二、非晶磷族材料（磷、砷、銻、鉍）501
三、非晶硫族材料（硫、硒、碲）502
四、硒、碲液晶相（1SclTclSc.:Tci。）504
五、金屬玻璃505
第三節(jié) 非晶態(tài)材料計(jì)算方法面臨的困難和挑戰(zhàn)506
第四節(jié) 非晶態(tài)材科理論研究的解決方案508
第五節(jié) 總結(jié)與展望508
第五章 極端條件下的材料結(jié)構(gòu)512
第一節(jié) 概述——主要科學(xué)問(wèn)題512
第二節(jié) 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀解決問(wèn)題的思路和面臨的主要困難和挑戰(zhàn)514
一、成功的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法概述和解決問(wèn)題的思路514
二、高壓極端條件下材料結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的成功范例515
三、尚未解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題517
第三節(jié) 展望未來(lái)重要發(fā)展方向和重點(diǎn)研究的科學(xué)問(wèn)題518
一、大尺度結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的發(fā)展518
二、高壓極端條件下的功能材料519
三、行星內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)521
第六章 生長(zhǎng)機(jī)理的理論研究：現(xiàn)狀與展望524
第一節(jié) 引言524
第二節(jié) 晶體生長(zhǎng)理論簡(jiǎn)介525
第三節(jié) 生長(zhǎng)機(jī)理研究中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題527
一、復(fù)雜多通道反應(yīng)路徑的搜尋527
二、生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的建立529
三、系統(tǒng)與環(huán)境的耦合531
四、生長(zhǎng)的理論設(shè)計(jì)532
第四節(jié) 總結(jié)與展望532
第七章 光學(xué)材料的理論計(jì)算536
第一節(jié) 有機(jī)發(fā)光材料的理論與計(jì)算536
一、引言536
二、分子激發(fā)態(tài)電子結(jié)構(gòu)方法的進(jìn)展及存在的問(wèn)題538
三、分子激發(fā)態(tài)衰變過(guò)程的理論進(jìn)展539
四、有機(jī)發(fā)光材料的理論研究進(jìn)展540
第二節(jié) 非線性光學(xué)材料的計(jì)算542
一、導(dǎo)數(shù)法543
二、非線性格林函數(shù)方法543
三、態(tài)求和方法544
四、周期體系的非線性響應(yīng)理論544
第三節(jié) 總結(jié)與展望545
第八章 電子傳輸材料的理論模擬551
第一節(jié) 引言551
第二節(jié) 無(wú)機(jī)半導(dǎo)體電荷傳輸552
一、聲子散射552
二、缺陷散射553
三、載流子載流子散射553
第三節(jié) 有機(jī)半導(dǎo)體電荷傳輸554
一、有機(jī)分子材料554
二、聚合物材料558
第四節(jié) 低維碳材料559
第五節(jié) 分子電子學(xué)561
第六節(jié) 展望562
第九章 磁性材料與自旋調(diào)控565
第一節(jié)科學(xué)問(wèn)題565
第二節(jié)理論與方法發(fā)展566
第三節(jié)磁性材料設(shè)計(jì)與白旋調(diào)控570
一、新概念磁性材料570
二、自旋的電場(chǎng)控制571
第四節(jié)前景與展望572
第十章 新型光伏材料與熱電材料的理論模擬575
第一節(jié) 新型光伏材料575
一、有機(jī)太陽(yáng)能電池相關(guān)研究576
二、染料敏化太陽(yáng)能電池相關(guān)研究579
三、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相關(guān)研究582
第二節(jié) 熱電材料585
一、研究進(jìn)展和理論方法介紹586
二、存在的問(wèn)題和展望590
第五篇 生命科學(xué)與藥物化學(xué)中的問(wèn)題
第一章 生命科學(xué)與藥物化學(xué)中的問(wèn)題概述597
第二章 生物大分子的量子化學(xué)計(jì)算與分子力場(chǎng)605
第一節(jié) 引言605
第二節(jié) 生物大分子的量子分塊計(jì)算方法606
第三節(jié) 生物分子力場(chǎng)與極化效應(yīng)609
第四節(jié) 量子力學(xué)和分子力學(xué)(QM/MM)組合計(jì)算方法611
一、能量分析611
二、區(qū)域和方法選擇613
三、邊界銜接613
四、平衡態(tài)和非平衡態(tài)誘導(dǎo)極化615
第五節(jié) 展望616
第三章 生物分子動(dòng)力學(xué)模擬方法619
第一節(jié) 引言619
第二節(jié) 分子模擬方法620
第三節(jié) 蛋白質(zhì)配體相互作用自由能計(jì)算622
第四節(jié) 粗�；�多尺度模型625
第五節(jié) 展望629
第四章 生物分子中的電荷與能量轉(zhuǎn)移632
第一節(jié) 引言632
第二節(jié) 電子轉(zhuǎn)移過(guò)程633
一、電子轉(zhuǎn)移理論基礎(chǔ)和發(fā)展現(xiàn)狀633
二、電子轉(zhuǎn)移的分子動(dòng)力學(xué)模擬635
三、電子轉(zhuǎn)移的QM/MM模擬636
第三節(jié) 質(zhì)子轉(zhuǎn)移過(guò)程638
一、質(zhì)子轉(zhuǎn)移理論基礎(chǔ)638
二、質(zhì)子轉(zhuǎn)移理論發(fā)展現(xiàn)狀638
第四節(jié) 質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移過(guò)程640
一、質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移理論基礎(chǔ)641
二、質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移研究現(xiàn)狀643
第五節(jié) 生物分子中的電荷相能量轉(zhuǎn)移發(fā)展前景展望645
第五章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能649
第一節(jié) 引言649
第二節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)650
一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的主要方法650
二、CASP與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法展望652
第三節(jié) 金屬蛋白質(zhì)652
一、金屬蛋白的結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系653
二、金屬蛋白的理論與計(jì)算模擬653
第四節(jié) 膜蛋白質(zhì)654
一、膜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)655
二、通道蛋白的分子模擬655
三、受體和轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白的模擬657
四、脂質(zhì)與蛋白相互作用658
第五節(jié) 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用658
一、復(fù)雜多樣的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用機(jī)制658
二、蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析659
三、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)與對(duì)接計(jì)算660
第六節(jié) 前景與展望662
第六章 蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)666
第一節(jié) 引言666
第二節(jié) 蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)666
一、蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)所涉及的主要計(jì)算方法667
二、全新蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)(de noro oprotein design)668
三、蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)668
第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能與設(shè)計(jì)發(fā)展前景展望671
第七章 核酸與生物膜675
第一節(jié) 引言675
第二節(jié) 核酸和蛋白質(zhì)核酸相互作用676
一、RNA三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)676
二、RNA動(dòng)力學(xué)677
三、蛋白質(zhì)DNA分子對(duì)接677
四、蛋白質(zhì)RNA復(fù)合體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)678
第三節(jié) 生物膜679
一、脂質(zhì)力場(chǎng)679
二、生物膜模擬680
第四節(jié) 戰(zhàn)略展望681
一、核酸與蛋白質(zhì)核酸相互作用681
二、生物膜681
第八章 生物大分子信號(hào)傳導(dǎo)和網(wǎng)絡(luò)685
第一節(jié) 引言685
第二節(jié) 生物分子自組裝686
一、生物分子自組裝的發(fā)展現(xiàn)狀686
二、分子組裝的功能設(shè)計(jì)686
三、分子組裝的調(diào)控多樣性687
第三節(jié) 擁擠現(xiàn)象687
一、擁擠現(xiàn)象的理論模型687
二、擁擠現(xiàn)象與生物表型的相關(guān)性688
第四節(jié) 生物分子相互作用及信號(hào)傳導(dǎo)688
一、DNA與蛋白質(zhì)之間的相互作用688
二、RNA與蛋白質(zhì)之間的相互作用689
三、核酸與核酸之間的相互作用690
四、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用研究690
第五節(jié) 生物分子網(wǎng)絡(luò)692
一、基于生物分子網(wǎng)絡(luò)的疾病基因和生物標(biāo)記物識(shí)別692
二、基于生物分子網(wǎng)絡(luò)的生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究693
第六節(jié) 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)694
一、基于分子網(wǎng)絡(luò)的多靶點(diǎn)藥物和藥物組合預(yù)測(cè)694
二、基于分子網(wǎng)絡(luò)的藥物重新定位696
第七節(jié) 展望697
第九章 藥物設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)701
第一節(jié) 引言701
第二節(jié) 分子對(duì)接701
第三節(jié) 打分函數(shù)703
第四節(jié) 藥效團(tuán)、結(jié)構(gòu)活性關(guān)系704
第五節(jié) 藥物治療的微觀作用機(jī)理705
第六節(jié) 藥物設(shè)計(jì)中的化學(xué)信息學(xué)707
第七節(jié) 藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和毒性預(yù)測(cè)709
第八節(jié) 藥物設(shè)計(jì)新思路710
附錄關(guān)于建立“計(jì)算化學(xué)軟件平臺(tái)專(zhuān)項(xiàng)”的建議714
關(guān)鍵詞索引726