理論化學原理與應用

理論化學建立於量子物理和統計力學的基礎上，它既是現代化學的基礎又是學科的前沿，具有重要挑戰性。任何一門自然科學都離不開深入的理論研究，否則就難以形成完整的學科體系。

本書彙集了國內多個研究機構近20個理論化學研究小組近年來所取得的科研積累，詳細介紹了他們在理論化學研究中所取得的突出研究成果，並闡述了該領域的前沿發展趨勢。內容包括電子結構理論、動力學理論和分子光譜、非平衡統計理論、功能材料理論設計、催化理論以及生物酶催化等。

序一

序二

主編者的話

各章（節）編寫人員

第0章　理論化學概論

0.1　引言

0.2　量子化學

0.3　化學動力學和統計力學

0.4　理論與計算化學應用

0.5　展望

參考文獻

第一篇　電子結構理論

第1章 密度泛函理論及其數值方法

1.1　密度泛函理論基本概念

1.1.1　從波函數到電子密度

1.1.2　Hohenberg-Kohn定理：多體理論

1.1.3　Kohn-Sham方程：有效單體理論

1.2　交換關聯能量泛函

1.2.1　交換關聯穴

1.2.2　LDA和GGA

1.2.3　軌道泛函與非局域泛函

1.2.4　自相互作用修正

1.2.5　GW近似

1.3　含時密度泛函理論

1.3.1　含時密度泛函理論基本概念

1.3.2　線性響應

1.3.3　激發態能量和振子強度

1.4　密度泛函理論的擴展形式

1.4.1　強關聯密度泛函理論

1.4.2　流密度泛函理論

1.4.3　相對論性密度泛函理論

1.4.4　密度泛函微擾理論

1.4.5　極化和介電常數

1.5　離散方法

1.5.1　基組：從量子化學到固體能帶理論

1.5.2　格點：有限差分和有限元

1.5.3　小波方法

1.6　線性標度計算方法

1.6.1 實現線性標度的目的和根據的基本原理

1.6.2 自洽場中的線性標度方法

1.6.3　描述分子物理特性的線性標度方法

1.7　密度泛函理論的應用

1.7.1　效率與精度

1.7.2　材料物性

1.7.3　弱作用體系

1.7.4　生物大分子

1.7.5　分子電子學

1.7.6　分子光譜

1.7.7　分子動力學

參考文獻

第2章 相對論量子化學基本原理及相對論密度泛函理論

2.1　引言

2.1.1　相對論效應

2.1.2　Dirac方程與負能態問題

2.2　相對論量子化學方法與變分原理

2.2.1　哈密頓

2.2.2　Dirac—Hartree-Fock（DHF）方法：極小極大變分原理

2.2.3　量子電動力學（QED）簡介

2.3　矩陣表示

2.3.1 中心場本徵函數

2.3.2　基函數：動能平衡條件

2.3.3　原子四旋量線性組合：“用原子合成分子”

2.4　相對論密度泛函理論

2.4.1　Dirac-Kohn-Sham（DKS）方程

2.4.2　准四分量方法

2.4.3　新一代准相對論方法XQR

2.4.4　交換相關作用：開殼層體系

第3章 概念密度泛函理論與浮動電荷分子力場

第4章　耦合簇方法的研究進展

第5章　多參考態組態相互作用

第6章 密度矩陣重整化群與半經驗價鍵理論

第二篇 化學動力學和光譜及統計力學

第7章 多原子分子振轉光譜的精確量子力學研究

第8章 分子反應動力學的含時波包與非絕熱過程理論

第9章 實時和虛時量子演化半經典近似

第10章 化學反應速率常數的量子瞬子理論

第11章 量子耗散體系隨機描述方法

第12章 量子耗散動力學理論介紹

第13章 非平衡非線性化學動力學

第三篇 理論與計算化學應用

第14章 有機電子學材料的理論化學研究

第15章 有機分子非線性光吸收理論

第16章 酶的結構及催化反應機理

第17章 多相催化理論模擬：現代簇模型方法

第18章 高分子材料的理論研究：從單分子鏈到分子聚集體