密度泛函理論

空間碎片是人類航天活動的產物，是空間環境的主要污染源。主動清除空間碎片正成為國際社會新的研究熱點，也是根治空間碎片的必然選擇。 ^[2] 

本書全面介紹了空間碎片清除的背景知識、技術措施、任務設計和相關政策，具體內容包括空間碎片概述、空間碎片清除基礎知識、推移離軌清除技術、增阻離軌清除技術、捕獲離軌清除技術、服務後重用清除技術、自主離軌清除技術、空間碎片清除任務設計和法規政策與國際合作等。本書適合於空間科學、空間技術、空間安全等領域的教學、科研和管理人員閲讀，也可作為高等院校相關專業學生的參考書。

第1章何謂密度泛函理論

1.1如何使用本書

1.2DFT運行範例

1.2.1通過異質催化合成氨

1.2.2微量雜質引發的金屬脆化

1.2.3模擬行星形成時的材料性質

1.3薛定諤方程

1.4密度泛函理論——從波函數到電荷密度

1.5交換關聯泛函

1.6量子化學的“旅行者”

1.6.1局域化的和空間擴展的函數

1.6.2波函數方法(Wave-function-based Methods)

1.6.3Hatree-Fock方法

1.6.4Hartree-Fock方法之後(Beyond Hartree-Fock)

1.7DFT不能做哪些事

1.8其他領域中的密度泛函理論

1.9如何使用本書(再談) ^[2] 

參考文獻

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第2章簡單固體的DFT計算

2.1週期性結構、超晶胞和晶格參數

2.2面心立方材料

2.3密排六方材料

2.4晶體結構預測

2.5相變

練習

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附錄計算細節

第3章DFT計算的基本要素

3.1倒易空間和k點

3.1.1平面波和布里淵區

3.1.2k空間中的積分

3.1.3在布里淵區中選擇k點

3.1.4金屬——k空間的特例

3.1.5k空間的總結

3.2截斷能(Energy Cutoffs)

3.2.1贗勢

3.3數值優化

3.3.1一維空間中的優化

3.3.2大於一維的優化

3.3.3關於優化我真正需要知道什麼

3.4DFT總能計算——一個迭代優化問題

3.5幾何優化

3.5.1內部自由度

3.5.2具有約束原子的幾何優化

3.5.3優化超晶胞的體積和形狀

練習

參考文獻

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第4章固體表面的DFT計算

4.1表面的重要性

4.2週期性邊界條件和板塊模型

4.3選定表面計算的k點

4.4採用Miller指數對錶面分類

4.5表面弛豫

4.6表面能的計算

4.7對稱和非對稱的板塊模型

4.8表面重構

4.9表面上的吸附質

4.9.1吸附能的精度

4.10表面覆蓋效應

練習

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第5章振動頻率的計算

5.1隔離態分子 ^[2] 

5.2原子集合的振動

5.3表面上的分子

5.4零點能

5.5聲子和非定域化振型

練習

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第6章使用過渡態理論計算化學過程速率

6.1一維的例子

6.2多維過渡態理論

6.3尋找過渡態

6.3.1彈性帶方法

6.3.2微動彈性帶方法

6.3.3初始化NEB計算

6.4尋找正確的過渡態

6.5將單個速率組合為總動力學

6.6量子效應及其他複雜問題

6.6.1高温/低能壘

6.6.2量子隧穿

6.6.3零點能

練習

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第7章基於Ab Initio熱力學的平衡相圖

7.1體相金屬氧化物的穩定性

7.1.1含有無序化的例子——位形熵

7.2金屬和金屬氧化物表面的穩定性

7.3多元化學勢和偶聯化學反應

練習

參考文獻

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第8章電子結構和磁特性

8.1電子態密度

8.2局域態密度和原子電荷

8.3磁性

練習

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第9章從頭算分子動力學

9.1經典分子動力學

9.1.1恆定能量的分子動力學

9.1.2正則系綜的分子動力學

9.1.3分子動力學的實際應用方面

9.2從頭算分子動力學

9.3從頭算分子動力學的應用

9.3.1考察結構複雜材料：液體和非晶相

9.3.2考察複雜能量表面

練習

參考文獻

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第10章精確度及“標準”計算以外的其他方法

10.1DFT計算有多精確？

10.2選擇一個泛函

10.3物理精度的例子

10.3.1分子體系的基準計算——能量和幾何構型

10.3.2分子體系的基準計算——振動頻率

10.3.3晶體結構和內聚能

10.3.4吸附能和成鍵強度

10.4改善電子關聯效應處理方式的DFT+X方法

10.4.1色散相互作用和DFT+D

10.4.2自作用誤差、強關聯電子體系和DFT+U

10.5線性比例方法的更大尺寸體系和經典力場

10.6結論

參考文獻

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