计算凝聚态物理纳米材料设计

第1章 导论1.1 计算凝聚态物理简介1.1.1 计算凝聚态物理的发展历程1.1.2 计算凝聚态物理方法概述1.1.3 计算凝聚态物理的发展趋势1.2 纳米材料简介1.2.1 纳米材料的发展简介1.2.2 纳米材料的基本性质1.2.3 纳米材料的实验制备1.3 计算凝聚态物理在纳米材料设计中的应用1.3.1 分子动力学方法在纳米材料科学中的应用1.3.2 **性原理方法在纳米材料科学中的应用1.3.3 蒙特卡罗方法在纳米材料设计中的应用第2章 蒙特卡罗方法2.1 蒙特卡罗方法概述2.1.1 基本思想2.1.2 理论依据2.1.3 蒙特卡罗方法的收敛性与误差2.1.4 蒙特卡罗方法的特点2.1.5 蒙特卡罗方法的主要应用范围2.2 随机数与伪随机数2.2.1 随机数的定义及产生方法2.2.2 伪随机数序列的统计检验2.2.3 伪随机数的问题与分析2.3 任意分布随机变量的抽样2.3.1 离散型随机变量的直接抽样2.3.2 连续型随机变量的抽样2.4 动力学蒙特卡罗方法2.4.1 KMC方法的基本原理2.4.2 指数分布与KMC方法的时间步长2.4.3 跃迁速率的计算2.4.4 KMC方法实现的几种算法2.5 蒙特卡罗方法的应用2.5.1 蒙特卡罗方法在统计物理中的应用2.5.2 基于DLA模型的薄膜生长的蒙特卡罗模拟第3章 经典分子动力学方法3.1 分子动力学运动方程数值求解3.2 原胞与边界条件3.3 势函数3.4 分子动力学模拟的基本步骤3.5 平衡态分子动力学模拟3.6 分子动力学模拟实例第4章 **性原理方法4.1 Born-Oppenheimer绝热近似4.2 Hartree-Fock近似4.3 密度泛函理论4.3.1 Hohenberg-Kohn定理4.3.2 Kohn-Sham方程4.4 交换关联泛函4.4.1 Slater平均交换势4.4.2 局域密度泛函4.5 全电子势线性缀加平面波方法与平面波赝势方法简介4.6 全电子势线性缀加平面波方法的计算实例与分析第5章 智能优化方法5.1 智能优化方法概述5.2 遗传算法5.2.1 遗传算法的基本思想5.2.2 遗传算法的算法流程5.2.3 遗传算法的特点5.3 模拟退火算法5.3.1 模拟退火算法的基本原理5.3.2 模拟退火算法的流程5.3.3 模拟退火算法关键参数和操作的设计5.4 模拟退火算法优化硅纳米线结构第6章 格林函数方法6.1 格林函数及两种表象6.1.1 格点表象6.1.2 混合表象6.2 两种表象之间的转换6.2.1 表象之间的转换关系6.2.2 递归格林函数方法6.3 格林函数的应用实例第7章 纳米团簇的结构与性能设计7.1 金属和半导体纳米团簇7.1.1 金属纳米团簇7.1.2 半导体纳米颗粒7.2 过渡金属合金纳米团簇7.2.1 合金纳米颗粒结构7.2.2 原子分离情况研究第8章 碳纳米管复合材料的结构与性能设计8.1 碳纳米管简介8.1.1 单壁碳纳米管的几何结构8.1.2 碳纳米管的稳定性8.1.3 碳纳米管复合体系8.2 碳纳米管的熔化与预熔化8.2.1 纳米体系熔化判据8.2.2 标准碳纳米管的熔化8.2.3 缺陷对碳纳米管预熔化的影响8.2.4 结论8.3 碳纳米管填充金属纳米线的结构特性与热稳定性8.3.1 细小金属纳米线的壳层螺旋结构8.3.2 （8，8）碳纳米管内Au纳米线的壳层螺旋结构8.3.3 （8，8）碳纳米管内Au纳米线的热稳定性8.3.4 不同类型碳纳米管内Au纳米线的热稳定性比较8.4 Si纳米颗粒在碳纳米管表面的生长8.4.1 分子动力学模拟参数与势模型8.4.2 超小Si纳米颗粒（10≤n≤30）8.4.3 小Si纳米颗粒（n=60，123，191）8.4.4 大Si纳米颗粒（n=281，417）第9章 石墨烯纳米结构的生长与形貌控制9.1 石墨烯的结构与特征9.2 碳化硅（SiC）晶体表面石墨烯纳米结构的生长9.2.1 计算方法和模型9.2.2 6H-SiC（0001）表面石墨烯的生长与形貌演化9.3 碳化硅（SiC）晶体表面石墨烯纳米结构形貌的动力学模拟9.3.1 计算方法与模型9.3.2 碳化硅晶体表面石墨烯纳米薄膜的结构形貌9.3.3 SiC晶体表面石墨烯纳米条带的褶皱形貌：温度与尺寸效应第10章 石墨烯纳米条带电子输运的调控10.1 石墨烯及氮化硼纳米条带10.2 复合结构对石墨烯及氮化硼纳米条带电子输运的调制效应10.3 褶皱对石墨烯纳米条带电子输运的调制效应第n章 二维纳米材料的电子性质调控11.1 缺陷对石墨烯电子性质的调控11.1.1 缺陷的产生和分类11.1.2 缺陷对电子态的调控11.2 应变对石墨烯电子结构的调制效应11.2.1 计算方法与模型11.2.2 无应变下Graphene的电子结构11.2.3 对称应变下Graphene的电子结构11.3 应变对二维BN电子结构的调制效应11.3.1 空间结构11.3.2 电子结构第12章 低维纳米材料的掺杂效应12.1 石墨烯的发现及其研究现状12.2 3d过渡金属在单层石墨烯表面的吸附12.2.1 计算方法和理论模型12.2.2 石墨烯吸附3d过渡金属研究12.3 掺杂对双层石墨烯结构和性能的影响12.3.1 理论模型和计算方法12.3.2 Au掺杂双层石墨烯量子结构12.3.3 分区掺杂的可行性12.4 碳纳米管中3d过渡金属掺杂的能带特征第13章 新型石墨烯纳米结构的电声子输运13.1 不对称T型石墨纳米带的不对称输运特性13.2 Z型石墨纳米带中的共振输运和量子束缚态13.3 周期T型石墨纳米带中的声子共振劈裂13.4 锯齿型同位素超晶格石墨纳米带的热输运