《研究生教学用书 固体量子化学 材料化学的理论基础 第2版》

1-1　晶体的空间对称性1

1．平移对称性1

第一章 晶体的周期性结构与对称性1

2．点对称性3

3．晶系与Bravais晶格6

1-2　倒晶格与Brillouin区9

1．正格矢空间中的晶胞9

2．Wigner-Seitz元胞11

3．倒格矢13

4．Brillouin区16

1 3　平移群的不可约表示20

1．波矢k群及其表示23

1-4　空间群的不可约表示23

2．空间群的不可约表示28

1-5　双值空间群31

1-6　时间反演与磁性空间群35

1．时间反演算符35

2．Kramers定理与附加简并度37

3．磁性空间群40

1-7　晶体对称性与相变41

参考文献45

第二章　能带论基础47

绪论47

1．Schr？dinger方程的对称性与能带48

2-1 晶体中电子态48

2．Bloch函数的一般性质51

2-2　Brillouin区中对称点上态的分类55

1．简单立方点阵55

2．相容性关系58

2-3　自由电子能带58

1．自由电子模型59

2．简单立方晶体60

3．准自由电子近似61

2-4　紧束缚近似66

1．忽略重叠积分的情形66

2．基于s,p态的能带68

3．重叠积分不为零的情形72

2-5　正交化平面波法与赝势法74

1．正交化平面波法75

2．赝势法76

2-6　元胞法、缀加平面波法与KKR法77

1．元胞法77

2．缀加平面波法78

3．KKR法79

参考文献80

第三章　晶体的分子模型82

绪论82

3-1　分子簇模型83

3-2　簇在晶体中的环境86

1．扩展晶胞及其对称性89

3-3　扩展晶胞的准分子模型89

2．倒格矢空间中的扩展晶胞与Brillouin区91

3．扩展晶胞的准分子模型93

参考文献96

第四章 固体研究中的量子化学方法97

绪论97

4-1 电子态计算中的基本近似97

1．非相对论的分子Hamilton量97

2．Born-Oppenheimer近似99

3．轨道近似101

4-2　分子理论中的自洽场方法103

1．闭壳层体系的Hartree-Fock-Roothaan方法104

2．开壳层体系的Hartree-Fock-Roothaan方法108

3．Mulliken-Ruedenberg近似与ZDO近似110

4-3　固体研究中的LCAO-CO近似115

1．原子轨道线性组合的晶体轨道法要点115

2．分子模型中的LCAO近似117

3．准分子扩展晶格模型中的Mulliken近似与零微分重叠近似118

4-4　固体研究中的Xa-方法123

1．定域化电子密度近似——Hartree-Fock-Slater方程式123

2．多重散射波Xa-方法125

3．离散变分Xa-方法127

4-5　密度泛函理论128

1．Thomas-Fermi模型128

2．Hohenberg-Kohn定理131

3．Kohn-Sham方法133

4．LDA与LSDA近似135

4-6　一些具体计算方案137

1．全电子近似137

2．赝势法138

3．Car-Parrinello方法139

参考文献141

第五章　低维固体143

绪论143

5-1　低维固体的基本特征144

1．维度性144

2．Peierls不稳定性146

3．电荷密度波与自旋密度波152

4．Kohn异常155

5．非线性元激发——“孤子”态156

5-2　一维周期体系的电子态158

1．简单Hückel模型159

2．半经验和非经验的LCAO-CO方法169

3．Green函数方法172

5-3　低维有机导体181

1．聚乙炔181

2．基态非简并的有机导体197

3．准一维石墨类有机导体205

4．有机分子元件207

5-4　其他低维固体210

1．TTF-TCNQ体系211

2．聚硫氮212

3．有机金属络合物215

参考文献217

第六章　真实晶体219

绪论219

6-1　金属219

1．金属电子结构的物理模型220

2．金属电子结构的Xa-法处理225

3．金属的晶体结构228

6-2　离子晶体231

1．离子晶体中的静电作用势232

2．离子晶体的电子状态236

6-3　共价晶体239

6-4　钙钛矿型晶体241

1．一维随机Kronig-Penney模型246

6-5　非晶态固体246

2．Anderson模型247

参考文献249

第七章 晶体表面与晶体缺陷251

绪论251

7-1　晶体表面的一般性质251

1．表面能与晶格形状251

2．悬浮键与表面晶格畸变252

7-2　金属表面与吸附作用253

1．金属表面的电子态253

2．表面吸附的电子态255

1．金属氧化物的能带结构260

7-3　金属氧化物表面与吸附作用260

2．金属氧化物表面的电子态261

7-4　晶体缺陷264

1．晶体缺陷的基本性质264

2．晶体缺陷的电子态273

参考文献278

第八章　有机磁性体279

绪论279

8-1　磁性体内自旋相互作用理论280

1．交换相互作用Hamilton量280

2．超交换相互作用287

1．Hund规则与NBMO法291

8-2　高自旋有机分子291

2．VB法与Heisenberg模型292

3．自旋极化型MO法与自旋极化效应294

4．Jij值的从头计算297

5．自旋离域化效应298

8-3 高自旋有机聚合物300

1．一维高自旋有机聚合物300

2．二维高自旋有机聚合物302

8-4 高自旋簇合物303

磁性分子间相互作用的理论303

8-5 多自由基分子的磁性与相变温度308

参考文献312

绪论314

第九章 有机非线性光学材料314

9-1 非线性光学极化率理论概要315

1．极化率张量315

2．分子电极化率318

3．二级、三级极化率公式322

9-2 超极化率的MO法计算324

9-3 有机非线性光学分子326

1．大β值的有机分子设计326

2．大γ值的有机分子设计332

9-4 有机非线性光学材料333

1．有机非线性分子簇334

2．分子间相互作用与分子簇的β值336

1．PDA类材料338

9-5 有机聚合物非线性光学材料338

2．其他高聚物材料340

9-6 螺旋共轭分子343

9-7 C60衍生物的NLO性质347

1．C60吡咯二茂铁的NLO性质347

2．C60PY/TTF分子系列的NLO性质351

3．醌型C60衍生物的NLO性质351

参考文献354

第十章 超导电材料与碳纳米材料357

绪论357

10-1 氧化物超导体的结晶化学特征360

1．晶体结构360

2．若干结晶化学特征363

10-2 有关超导电性的模型与理论369

1．几条实验事实370

2．能带重叠模型373

3．“孤子”模型380

4．化学键理论与超导电性383

10-3 C60与碳笼分子387

1．C60分子结构与晶体结构387

2．C60的化学性质390

3．碳笼分子393

10-4 C60碱金属化合物的超导电性395

1．C60晶体的能带结构396

2．K3C60的能带结构399

3．K3C60超导电性的探讨400

10-5 碳纳米管的结构、电子态与性能402

1．碳纳米管的结构与类型403

2．碳纳米管的电子态405

3．碳纳米管的掺杂411

参考文献414

附录417

A．单位、常数与换算因子417

B．晶体点群与空间群420

C．Xa方法中的交换相关势425

D．二次量子化方法427

E．SSH理论436

F．量子化学计算中的相对论效应446

索引456