本書第1章為背景介紹，主要介紹了計算材料學的發(fā)展、材料基因工程組計劃和高性能計算平臺。第2～5章為材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、材料建模、能帶結(jié)構(gòu)理論和密度泛函理論。第6章為搭建高性能計算平臺，主要介紹了Ubuntu操作系統(tǒng)的安裝和使用，以及如何在該系統(tǒng)中安裝源碼軟件。第7章為SIESTA軟件的安裝和功能使用，主要介紹了該軟件的運行參數(shù)和各種屬性功能設(shè)置。第8～12章為使用密度泛函理論方法研究材料應(yīng)用于金屬離子電池、鋰硫電池的計算實例。附錄中主要介紹了材料計算常用的數(shù)據(jù)處理軟件、常用的網(wǎng)絡(luò)資源以及對應(yīng)本書應(yīng)用實例金屬離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理。
第1章 計算材料學概論
1.1 計算材料學的發(fā)展概況
1.2 計算材料學方法與材料空間尺度的關(guān)系
1.3 計算材料學與材料基因工程組計劃
1.4 高性能計算機及其計算操作平臺
第2章 計算材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
2.1 材料維度及其尺度效應(yīng)
2.2 晶體結(jié)構(gòu)
2.3 化學鍵及對應(yīng)晶體分類
2.4 相變與臨界現(xiàn)象
2.5 原子間的相互作用勢
第3章 計算材料建�；A(chǔ)
3.1 獲取材料模型信息
3.2 建立材料結(jié)構(gòu)模型
3.3 導出材料模型
第4章 電子能帶結(jié)構(gòu)和聲子譜分析
4.1 固體能帶的產(chǎn)生
4.2 晶體的倒易空間和布洛赫定理
4.3 能帶結(jié)構(gòu)分析
4.4 有效載流子質(zhì)量
4.5 能帶工程——雜質(zhì)、缺陷、吸附、應(yīng)力、電場
4.6 態(tài)密度
4.7 電荷密度
4.8 聲子譜
第5章 密度泛函理論
5.1 微觀世界量子計算理論的發(fā)展史
5.2 多體系統(tǒng)薛定諤微分方程的近似處理
5.3 密度泛函理論
5.4 密度泛函理論計算中涉及的相關(guān)細節(jié)
5.5 強關(guān)聯(lián)和弱相互作用體系計算的修正
第6章 高性能材料模擬計算平臺
6.1 Linux操作系統(tǒng)
6.2 Linux操作系統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)
6.3 Linux操作系統(tǒng)的用戶權(quán)限和文件屬性
6.4 虛擬機軟件及其Linux操作系統(tǒng)安裝
6.5 Ubuntu終端及其常用命令
6.6 Ubuntu系統(tǒng)常用配置與軟件安裝
6.7 Intel Fortran Complier安裝及bashrc配置
6.8 OpenMPI安裝及bashrc配置
6.9 FFTw安裝及bashrc配置
6.10 ASE安裝
第7章 SlESTA軟件安裝及其功能使用
7.1 SIESTA介紹及其功能說明
7.2 SIESTA編譯及安裝
7.3 SIESTA運行文件配置
7.4 fdf文件主要參數(shù)說明
7.5 從頭分子動力學計算參數(shù)設(shè)置
7.6 聲子譜計算參數(shù)設(shè)置
7.7 擴散勢壘計算參數(shù)設(shè)置
7.8 輸出文件的類型說明
7.9 SIESTA運行步驟及數(shù)據(jù)處理
第8章 基于多維B4N的鋰離子電池新型負極材料的特性研究
8.1 引言
8.2 計算方法
8.3 單層B4N的幾何結(jié)構(gòu)
8.4 Li和單層B4N的相互作用
8.5 Li在單層B4N上的擴散
8.6 雙層B4N及其體積膨脹效應(yīng)和它的新型吸附結(jié)構(gòu)
8.7 塊體結(jié)構(gòu)的B4N及其體積膨脹效應(yīng)
8.8 本章小結(jié)
第9章 本征和缺陷NiB6作為堿金屬離子電池負極的性能研究
9.1 引言
9.2 計算方法
9.3 NiB6單胞結(jié)構(gòu)優(yōu)化
9.4 堿金屬原子在NiB6襯底上的吸附行為
9.5 理論比容量以及平均開路電壓計算
9.6 Li／Na／K在NiB6襯底上擴散行為研究
9.7 含有點缺陷的NiB6襯底結(jié)構(gòu)以及電子性質(zhì)分析
9.8 Li／Na／K在含有B缺陷的NiB6襯底上吸附行為
9.9 Li／Na／K在含有B缺陷的NiB6襯底上擴散行為
9.10 本章小結(jié)
第10章 摻雜對類石墨烯C3N作為堿金屬離子電池負極的性能影響研究
10.1 引言
10.2 計算方法
10.3 C3N單胞幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能帶結(jié)構(gòu)計算
10.4 摻雜對C3N襯底的影響
10.5 B摻雜的C3N襯底上堿金屬原子吸附行為
10.6 比容量的計算
10.7 堿金屬原子在B摻雜C3N襯底表面的擴散性質(zhì)計算
10.8 本章小結(jié)
第11章 SiC2／C3B異質(zhì)結(jié)作為鋰離子電池負極材料的性能研究
11.1 引言
11.2 計算細節(jié)
11.3 SiC2／C3B異質(zhì)結(jié)襯底材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電學特性
11.4 單個鋰離子在SiC2／C3B襯底上的吸附行為研究
11.5 單個鋰離子在SiC2／C3B襯底上的擴散行為研究
11.6 SiC2／C3B異質(zhì)結(jié)作為鋰離子電池負極材料的理論比容量和開路電壓
11.7 本章小結(jié)
第12章 本征和摻雜二維BP作為鈉硫電池錨定材料的應(yīng)用研究
12.1 引言
12.2 計算方法
12.3 本征和摻雜BP的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
12.4 多硫化鈉的優(yōu)化結(jié)構(gòu)
12.5 NaPSs在本征和摻雜BP上的吸附構(gòu)型
12.6 NaPSs與本征和摻雜BP間的電荷轉(zhuǎn)移
12.7 吸附構(gòu)型的電子態(tài)密度分析
12.8 本征和摻雜BP表面上的S還原反應(yīng)
12.9 本征和摻雜BP上的Na。S的催化分解過程
12.10 本章小結(jié)
附錄1 常用的數(shù)據(jù)處理軟件
附錄2 常用的網(wǎng)絡(luò)資源
附錄3 金屬離子電池結(jié)構(gòu)及其工作原理
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