分子模拟的原理和应用（第2版）（英文版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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A.R.Leach 著

图书标签:

• 分子模拟
• 分子动力学
• 蒙特卡洛
• 计算化学
• 材料科学
• 物理化学
• 统计力学
• 建模
• 模拟方法
• 第二版

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787506259361

版次：1

商品编码：10175389

包装：平装

出版时间：2003-06-01

用纸：胶版纸

页数：744

正文语种：中文

内容简介

　　This important new edition is for graduate students studying Molecular Modelling， Computational Chemistry within Chemistry， Medicinal Chemistry and Biochemistry. Postgraduates and researchers in academia and in the chemical and pharmaceutical industries. This new edition introduces background theory and techniques of molecular modelling， also illustrates applications in studying physical， chemical and biological phenomena. It includes simple numerical examples and numerous explanatory figures and a colour plate section.

目录

Preface to the Second Edition
Preface to the First Edition
Symbols and Physical Constants
Acknowledgements
1 Useful Concepts in Molecular Modelling
1.1 Introduction
1.2 Coordinate Systems
1.3 Potential Energy Surfaces
1.4 Molecular Graphics
1.5 Surfaces
1.6 Computer Hardware and Software
1.7 Units of Length and Energy
1.8 The Molecular Modelling Literature
1.9 The Internet
1.10 Mathematical Concepts
Further Reading
References

2 An Introduction to Computational Quantum Mechanics
2.1 Introduction
2.2 One-electron Atoms
2.3 Polyelectronic Atoms and Molecules
2.4 Molecular Orbital Calculations
2.5 The Hartree-Fock Equations
2.6 Basis Sets
2.7 Calculating Molecular Properties Using ab initio Quantum Mechanics
2.8 Approximate Molecular Orbital Theories
2.9 Semi-empirical Methods
2.10 Hiickel Theory
2.11 Performance of Semi-empirical Methods
Appendix 2.1 Some Common Acronyms Used in Computational Quantum Chemistry
Further Reading
References

3 Advanced ab initio Methods， Density Functional Theory and Solid-state Quantum Mechanics
3.1 Introduction
3.2 Open-shell Systems
3.3 Electron Correlation
3.4 Practical Considerations When Performing ab initio Calculations
3.5 Energy Component Analysis
3.6 Valence Bond Theories
3.7 Density Functional Theory
3.8 Quantum Mechanical Methods for Studying the Solid State
3.9 The Future Role of Quantum Mechanics： Theory and Experiment
Working Together
Appendix 3.1 Alternative Expression for a Wavefunction Satisfying Bloch Function
Further Reading
References

4 Empirical Force Field Models： Molecular Mechanics
4.1 Introduction
4.2 Some General Features of Molecular Mechanics Force Fields
4.3 Bond Stretching
4.4 Angle Bending
4.5 Torsional Terms
4.6 Improper Torsions and Out-of-plane Bending Motions
4.7 Cross Terms： Class 1， 2 and 3 Force Fields
4.8 Introduction to Non-bonded Interactions
4.9 Electrostatic Interactions
4.10 Van der Waals Interactions
4.11 Many-body Effects in Empirical Potentials
4.12 Effective Pair Potentials
4.13 Hydrogen Bonding in Molecular Mechanics
4.14 Force Field Models for the Simulation of Liquid Water
4.15 United Atom Force Fields and Reduced Representations
4.16 Derivatives of the Molecular Mechanics Energy Function
4.17 Calculating Thermodynamic Properties Using a Force Field
4.18 Force Field Parametrisation
4.19 Transferability of Force Field Parameters
4.20 The Treatment of Delocalised 7r Systems
4.21 Force Fields for Inorganic Molecules
4.22 Force Fields for Solid-state Systems
4.23 Empirical Potentials for Metals and Semiconductors
Appendix 4.1 The Interaction Between Two Drude Molecules
Further Reading
References

5 Energy Minimisation and Related Methods for Exploring the Energy Surface
6 Computer Simulation Methods
7 Molecular Dynamics Simulation Methods
8 Monte Carlo Simulation Methods
9 Conformational Analysis
10 Protein Structure Prediction，Sequence Analysis and Protein Folding
11 Four Challenges in Molecular Modelling Free Energies，Solvation，Reactions and Solid-state Defects
12 The Use of Molecular Modeling and Chemoinformatics to Discover and Design New Molecules
Index

前言/序言

《化学计算与分子建模：理论与实践》（第3版） 本书简介 《化学计算与分子建模：理论与实践》（第3版）旨在为化学、材料科学、生物物理学及相关领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的指南，涵盖现代计算化学和分子模拟技术的核心原理、算法基础以及在实际问题中的应用。本教材不仅侧重于理论的严谨性，更强调计算方法的实际操作和结果的可靠性评估。 第一部分：计算化学基础与量子力学入门 本书从计算化学的哲学和历史演进入手，为读者构建一个清晰的知识框架。 第一章：计算化学概览 本章探讨了计算化学在现代科学研究中的定位，从定性预测到高精度量化分析的转变。重点阐述了计算化学与实验化学的相互印证关系，并介绍了不同时间尺度的模拟方法（从电子结构到宏观动力学）的选择原则。讨论了计算资源的限制与优化策略，包括高性能计算（HPC）环境下的并行化技术基础。 第二章：量子力学基础 深入讲解了描述分子体系的薛定谔方程，包括定态和含时薛定谔方程。详细阐述了变分原理、耦合-激发态理论（如TD-DFT）的基础，以及波函数与密度矩阵的概念。本章着重于理解量子化学计算的输入和输出参数的物理意义。 第三章：从头算（Ab Initio）方法 本章系统介绍了分子轨道理论，包括Hartree-Fock（HF）方法及其在电子关联问题上的局限性。随后，详细剖析了如何通过后-HF方法（如Møller-Plesset微扰理论MP2、耦合簇理论CCSD(T)）来收敛到高精度的电子能量。对基组的选择和外推策略进行了深入讨论，强调了有限基组误差的量化。 第四章：密度泛函理论（DFT）的深入探究 DFT是当前应用最广泛的电子结构方法，本章对其理论内核进行了详尽的解释。从Hohenberg-Kohn定理到Kohn-Sham方程的推导过程被清晰地呈现。重点分析了各类泛函的演进，包括LDA、GGA（如PBE）、以及混合泛函和包含色散校正（如DFT-D3/D4）的方法。讨论了在处理激发态和过渡金属体系时，DFT面临的挑战及当前前沿的解决方案。 第五章：半经验方法与参数化模型 为处理大规模体系和快速筛选，本章介绍了简化电子结构计算的半经验方法（如AM1, PM6）。此外，还讨论了如何构建和优化参数化的势函数，这些势函数是连接量子力学和分子动力学模拟的桥梁。 第二部分：分子建模与模拟技术 本部分侧重于将电子结构计算的结果应用于时间依赖性和统计力学模拟。 第六章：分子力学（MM）原理 详细阐述了分子力学计算的核心——势函数（Force Fields）的构建。涵盖了键合项（伸缩、弯曲、扭转）和非键合项（范德华力和静电相互作用）的数学形式。本章专注于目前主流力场（如AMBER, CHARMM, OPLS）的设计哲学及其在有机小分子、蛋白质和聚合物体系中的适用性。 第七章：分子动力学（MD）模拟基础 本章介绍了利用牛顿运动方程（$mathbf{F} = mmathbf{a}$）对原子运动进行数值积分的方法。重点解析了积分算法，如Verlet算法及其改进型。详细讨论了温度、压力和化学势的控制，包括微正则系综（NVE）、正则系综（NVT，使用Nosé-Hoover或Langevin热浴）和等温等压系综（NPT）。 第八章：高级分子动力学技术 本章针对MD模拟中的采样问题，引入了多尺度和加速采样技术。内容包括：将电子结构信息嵌入MD（QM/MM方法）的实现细节；处理稀疏自由度下的模拟加速方法（如Metadynamics、Umbrella Sampling）；以及在计算化学中处理反应路径和过渡态搜索的特定技术（如NEB、MTEC）。 第九章：蒙特卡洛（MC）方法与统计力学 阐述了蒙特卡洛模拟的基本思想，特别是Metropolis准则在构型采样的应用。对比了MC与MD在采样效率和热力学性质计算上的异同。本章还包含热力学积分、自由能微扰（FEP）和热力学自由能求和（Thermodynamic Integration）等高级自由能计算方法的理论推导和实际操作指南。 第三部分：应用领域与前沿课题 本部分展示了如何将前述理论工具应用于解决复杂的化学和材料科学问题。 第十章：溶剂效应与界面现象 详细探讨了如何模型化溶剂对化学过程的影响。对比了显式溶剂模型（Explicit Solvent）和隐式溶剂模型（Implicit Solvent，如PCM、SMD）。应用实例集中于理解溶液中反应速率的改变、界面吸附的结构和能量，以及电化学过程中的电荷转移。 第十一章：生物大分子模拟 本章聚焦于生命科学中的应用，包括蛋白质折叠、分子对接（Docking）的基本算法（如对接打分函数）和分子动力学在药物设计中的应用。讨论了计算蛋白质稳定性、结合亲和力的量化方法（如MM/PBSA和MM/GBSA）。 第十二章：周期性体系与固体材料模拟 本章转向固体物理和材料科学。讲解了如何将电子结构理论扩展到周期性边界条件（布洛赫定理）。重点介绍晶体结构优化、晶格振动（声子计算）的拉伸和压缩模拟，以及缺陷工程（如空位、间隙原子）的计算方法。讨论了晶体生长、相变和电子性质（如能带结构、态密度）的预测。 第十三章：数据科学与机器学习在化学中的交叉 介绍最新的发展趋势，探讨如何利用机器学习（ML）来加速化学计算。内容包括：基于现有计算数据训练势函数（ML-Potentials）的优势；利用高维数据进行化学空间搜索；以及使用描述符（Descriptors）和高通量虚拟筛选的流程设计。 附录 附录包含常用计算软件（如Gaussian, VASP, GROMACS, NAMD）的基本输入文件结构解析，以及用于数据分析和可视化的脚本示例。还提供了常用的基组手册和密度泛函列表的速查表。 目标读者 本科高年级和研究生，计算化学、理论化学、物理化学、材料科学、药物化学、生物物理学等相关专业的师生及工业界研发人员。 本书特色 理论深度与实践兼顾： 每个理论章节后都附有“案例分析与软件实现”小节，指导读者如何将理论应用于实际软件操作。 强调误差分析： 贯穿全书对不同方法计算误差的来源、量化和校正进行了探讨，培养读者批判性评估计算结果的能力。 面向前沿： 引入了非绝热过程、激发态动力学和机器学习加速模拟等最新研究方向。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到《分子模拟的原理与应用》（第二版）（英文版）这本书的时候，更多的是一种职业好奇。我是一名材料科学家，虽然我的研究方向并不直接属于分子模拟领域，但近年来，分子模拟技术在材料设计、性能预测等方面的应用越来越广泛，我深感有必要对这个领域有更深入的了解。《分子模拟的原理与应用》（第二版）（英文版）这本书的标题就非常直观地表明了其内容，这正是我所需要的。我关注的重点在于，这本书能否有效地为我这样一个跨学科背景的研究者提供一个清晰的学习路径。我希望它能够从基础概念讲起，逐步深入到高级理论，并且最好能提供一些针对不同材料体系的案例分析。如果书中能够包含一些关于如何选择合适的模拟方法、如何构建模型、如何验证模拟结果的指导性内容，那将是极大的帮助。我期待这本书能帮助我建立起对分子模拟的系统性认知，从而更好地将这项技术融入到我的日常科研工作中，解决我面临的实际科学问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书，名为《分子模拟的原理和应用》（第2版）（英文版），着实让我眼前一亮，即便我尚未深入钻研其内容，仅仅是初步的翻阅，就已经感受到了作者在构建其知识体系时所付出的心血。从书的装帧设计来看，就透着一股严谨和专业的气息，厚重而又充满质感，这无疑为我即将开启的学术之旅打下了良好的心理基础。封面上的文字清晰地标注了主题，字体的选择也相当考究，既不失科技感，又带有书籍本身的厚重感。我特别留意到了“第2版”这个字样，这通常意味着在前一版的基础上，作者进行了大量的更新和完善，加入了最新的研究成果和技术进展，这对于我这样希望紧跟学科前沿的读者来说，无疑是极大的福音。想象着书中涵盖的各种先进算法、计算模型以及它们在不同领域的实际应用案例，我就充满了期待。这本书不仅仅是一本教材，更像是一个通往分子模拟世界的大门，等待我去探索其中的奥秘。我深信，这本书的出版，定会对分子模拟领域的教学和研究产生积极而深远的影响。

评分☆☆☆☆☆

刚翻开《分子模拟的原理与应用》（第二版）（英文版）这本书，虽然还没开始精读，但一种严谨而又充满启发性的氛围已经扑面而来。书的排版和字体都让我感觉非常舒服，阅读起来不会有任何负担。我尤其欣赏的是，作者似乎并没有急于展现那些最炫酷的“应用”，而是花了不少篇幅来铺垫“原理”，这对于我来说是至关重要的。我总是觉得，没有扎实的理论基础，再多的应用也只是空中楼阁。我个人特别注重对基本概念的理解，比如能量最小化、蒙特卡洛方法、分子动力学积分算法等。我希望这本书能在这些基本概念的讲解上，做到深入浅出，既有理论深度，又不至于过于晦涩难懂。如果书中能够提供一些有助于读者深入思考的问题或者练习，那就更完美了。我期待这本书能够在我心中种下一颗对分子模拟原理的深刻理解的种子，并能在未来的学习和研究中不断浇灌、成长。

评分☆☆☆☆☆

拿到《分子模拟的原理与应用》（第二版）（英文版）这本厚重的著作，我内心涌起的是一种久违的学习热情。《分子模拟》这个词对我来说，既熟悉又带有一丝神秘感。我一直对微观世界的运作方式充满好奇，而分子模拟正是连接宏观世界与微观世界的桥梁。这本书的“第2版”字样，暗示了其内容的更新和迭代，这对于渴望学习最新知识的我来说，无疑是个令人振奋的消息。我非常看重一本书能否给我带来系统的知识体系，而不是零散的碎片信息。我希望这本书能够从最基础的物理化学原理出发，逐渐引申到各种模拟方法的理论基础，并最终展示这些方法是如何被用来解决现实世界中的科学难题的。我脑海中已经勾勒出了一幅画面：书中精炼的公式，严谨的推导，清晰的图示，以及生动的应用案例，共同构成了一幅引人入胜的知识画卷。我期待这本书能像一位循循善诱的老师，带领我逐步揭开分子模拟的神秘面纱。

评分☆☆☆☆☆

我之前对分子模拟这个领域其实了解得不算太多，主要是通过一些零散的文献和讲座来接触。这次看到《分子动力学模拟原理与应用》（第二版）（英文版）这本书，我立刻被它所吸引。封面设计给我一种冷静而深邃的感觉，仿佛在诉说着微观世界的无限可能。我虽然还没来得及细读，但仅仅是浏览目录和一些关键章节的标题，就足以让我对这本书的广度和深度产生浓厚的兴趣。我猜测，这本书应该不仅仅停留在理论的讲解，更会结合实际的例子，带领读者一步步理解如何将这些复杂的理论付诸实践。对于像我这样需要将理论知识转化为实际操作技能的人来说，这样的图书简直是雪中送炭。我特别期待书中能够有关于不同模拟软件的介绍和使用技巧，以及如何解读模拟结果的指导。毕竟，理论知识再扎实，如果不能有效地应用到实际问题中，其价值也会大打折扣。我相信，这本书将为我打开新的视角，让我对分子模拟这一领域有更全面、更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

建议有一定基础的人购买

评分☆☆☆☆☆

This important new edition is for graduate students studying Molecular Modelling， Computational

评分☆☆☆☆☆

哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

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评分☆☆☆☆☆

分子模拟方法在化学及生物学研究中有着广泛的应用。随着计算机的普及及软件的开发，越来越多的研究工作者开始在科研工作中应用到这一方法。本书主要分两大部分：第一部分为分子模拟的理论基础--分子力学及量子力学方法；第二部分为具体的模拟方法及应用实例。

评分☆☆☆☆☆

经典书籍，分子模拟必备。

评分☆☆☆☆☆

服务质量都很棒，物超所值。

评分☆☆☆☆☆

印刷挺好，放心购买。全英文，要慢慢学

评分☆☆☆☆☆

书不错，很实用！专业性很强！