計算凝聚態(tài)物理納米材料設計

第1章 導論
1.1 計算凝聚態(tài)物理簡介
1.1.1 計算凝聚態(tài)物理的發(fā)展歷程
1.1.2 計算凝聚態(tài)物理方法概述
1.1.3 計算凝聚態(tài)物理的發(fā)展趨勢
1.2 納米材料簡介
1.2.1 納米材料的發(fā)展簡介
1.2.2 納米材料的基本性質(zhì)
1.2.3 納米材料的實驗制備
1.3 計算凝聚態(tài)物理在納米材料設計中的應用
1.3.1 分子動力學方法在納米材料科學中的應用
1.3.2 第一性原理方法在納米材料科學中的應用
1.3.3 蒙特卡羅方法在納米材料設計中的應用
第2章 蒙特卡羅方法
2.1 蒙特卡羅方法概述
2.1.1 基本思想
2.1.2 理論依據(jù)
2.1.3 蒙特卡羅方法的收斂性與誤差
2.1.4 蒙特卡羅方法的特點
2.1.5 蒙特卡羅方法的主要應用范圍
2.2 隨機數(shù)與偽隨機數(shù)
2.2.1 隨機數(shù)的定義及產(chǎn)生方法
2.2.2 偽隨機數(shù)序列的統(tǒng)計檢驗
2.2.3 偽隨機數(shù)的問題與分析
2.3 任意分布隨機變量的抽樣
2.3.1 離散型隨機變量的直接抽樣
2.3.2 連續(xù)型隨機變量的抽樣
2.4 動力學蒙特卡羅方法
2.4.1 KMC方法的基本原理
2.4.2 指數(shù)分布與KMC方法的時間步長
2.4.3 躍遷速率的計算
2.4.4 KMC方法實現(xiàn)的幾種算法
2.5 蒙特卡羅方法的應用
2.5.1 蒙特卡羅方法在統(tǒng)計物理中的應用
2.5.2 基于DLA模型的薄膜生長的蒙特卡羅模擬
第3章 經(jīng)典分子動力學方法
3.1 分子動力學運動方程數(shù)值求解
3.2 原胞與邊界條件
3.3 勢函數(shù)
3.4 分子動力學模擬的基本步驟
3.5 平衡態(tài)分子動力學模擬
3.6 分子動力學模擬實例
第4章 第一性原理方法
4.1 Born-Oppenheimer絕熱近似
4.2 Hartree-Fock近似
4.3 密度泛函理論
4.3.1 Hohenberg-Kohn定理
4.3.2 Kohn-Sham方程
4.4 交換關(guān)聯(lián)泛函
4.4.1 Slater平均交換勢
4.4.2 局域密度泛函
4.5 全電子勢線性綴加平面波方法與平面波贗勢方法簡介
4.6 全電子勢線性綴加平面波方法的計算實例與分析
第5章 智能優(yōu)化方法
5.1 智能優(yōu)化方法概述
5.2 遺傳算法
5.2.1 遺傳算法的基本思想
5.2.2 遺傳算法的算法流程
5.2.3 遺傳算法的特點
5.3 模擬退火算法
5.3.1 模擬退火算法的基本原理
5.3.2 模擬退火算法的流程
5.3.3 模擬退火算法關(guān)鍵參數(shù)和操作的設計
5.4 模擬退火算法優(yōu)化硅納米線結(jié)構(gòu)
第6章 格林函數(shù)方法
6.1 格林函數(shù)及兩種表象
6.1.1 格點表象
6.1.2 混合表象
6.2 兩種表象之間的轉(zhuǎn)換
6.2.1 表象之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
6.2.2 遞歸格林函數(shù)方法
6.3 格林函數(shù)的應用實例
第7章 納米團簇的結(jié)構(gòu)與性能設計
7.1 金屬和半導體納米團簇
7.1.1 金屬納米團簇
7.1.2 半導體納米顆粒
7.2 過渡金屬合金納米團簇
7.2.1 合金納米顆粒結(jié)構(gòu)
7.2.2 原子分離情況研究
第8章 碳納米管復合材料的結(jié)構(gòu)與性能設計
8.1 碳納米管簡介
8.1.1 單壁碳納米管的幾何結(jié)構(gòu)
8.1.2 碳納米管的穩(wěn)定性
8.1.3 碳納米管復合體系
8.2 碳納米管的熔化與預熔化
8.2.1 納米體系熔化判據(jù)
8.2.2 標準碳納米管的熔化
8.2.3 缺陷對碳納米管預熔化的影響
8.2.4 結(jié)論
8.3 碳納米管填充金屬納米線的結(jié)構(gòu)特性與熱穩(wěn)定性
8.3.1 細小金屬納米線的殼層螺旋結(jié)構(gòu)
8.3.2 （8，8）碳納米管內(nèi)Au納米線的殼層螺旋結(jié)構(gòu)
8.3.3 （8，8）碳納米管內(nèi)Au納米線的熱穩(wěn)定性
8.3.4 不同類型碳納米管內(nèi)Au納米線的熱穩(wěn)定性比較
8.4 Si納米顆粒在碳納米管表面的生長
8.4.1 分子動力學模擬參數(shù)與勢模型
8.4.2 超小Si納米顆粒（10≤n≤30）
8.4.3 小Si納米顆粒（n=60，123，191）
8.4.4 大Si納米顆粒（n=281，417）
第9章 石墨烯納米結(jié)構(gòu)的生長與形貌控制
9.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)與特征
9.2 碳化硅（SiC）晶體表面石墨烯納米結(jié)構(gòu)的生長
9.2.1 計算方法和模型
9.2.2 6H-SiC（0001）表面石墨烯的生長與形貌演化
9.3 碳化硅（SiC）晶體表面石墨烯納米結(jié)構(gòu)形貌的動力學模擬
9.3.1 計算方法與模型
9.3.2 碳化硅晶體表面石墨烯納米薄膜的結(jié)構(gòu)形貌
9.3.3 SiC晶體表面石墨烯納米條帶的褶皺形貌：溫度與尺寸效應
第10章 石墨烯納米條帶電子輸運的調(diào)控
10.1 石墨烯及氮化硼納米條帶
10.2 復合結(jié)構(gòu)對石墨烯及氮化硼納米條帶電子輸運的調(diào)制效應
10.3 褶皺對石墨烯納米條帶電子輸運的調(diào)制效應
第n章 二維納米材料的電子性質(zhì)調(diào)控
11.1 缺陷對石墨烯電子性質(zhì)的調(diào)控
11.1.1 缺陷的產(chǎn)生和分類
11.1.2 缺陷對電子態(tài)的調(diào)控
11.2 應變對石墨烯電子結(jié)構(gòu)的調(diào)制效應
11.2.1 計算方法與模型
11.2.2 無應變下Graphene的電子結(jié)構(gòu)
11.2.3 對稱應變下Graphene的電子結(jié)構(gòu)
11.3 應變對二維BN電子結(jié)構(gòu)的調(diào)制效應
11.3.1 空間結(jié)構(gòu)
11.3.2 電子結(jié)構(gòu)
第12章 低維納米材料的摻雜效應
12.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)及其研究現(xiàn)狀
12.2 3d過渡金屬在單層石墨烯表面的吸附
12.2.1 計算方法和理論模型
12.2.2 石墨烯吸附3d過渡金屬研究
12.3 摻雜對雙層石墨烯結(jié)構(gòu)和性能的影響
12.3.1 理論模型和計算方法
12.3.2 Au摻雜雙層石墨烯量子結(jié)構(gòu)
12.3.3 分區(qū)摻雜的可行性
12.4 碳納米管中3d過渡金屬摻雜的能帶特征
第13章 新型石墨烯納米結(jié)構(gòu)的電聲子輸運
13.1 不對稱T型石墨納米帶的不對稱輸運特性
13.2 Z型石墨納米帶中的共振輸運和量子束縛態(tài)
13.3 周期T型石墨納米帶中的聲子共振劈裂
13.4 鋸齒型同位素超晶格石墨納米帶的熱輸運