材料的原子計算機建模（新加坡－麻省理工學院聯合培養課程5107）

課程重點

這門課程提供整套完整的課堂錄影。

 

致謝

這門課程得到了國家科學基金會材料研究部National Science Foundation's Division of Materials Research（資金DMR-0304019）和新加坡－麻省理工學院聯合培養專案Singapore-MIT Alliance的支持。

 

教學大綱

目標

這門課程旨在向研究生新生介紹材料科學各個不同領域中將用到的各種各樣的方法。

 

組織

兩次90分鐘的講座，其中一些在實驗室完成。

每兩到三週大約有五次實驗作業。

 

評分

基於實驗作業進行評分。沒有測驗。

 

課本

這門課程沒有必需的課本。以下是一些建議的參考書；其他附加的參考書會在課堂上提供。

 

Allen, M. P.和D. J. Tildesley《液體的計算機模擬》Computer Simulation of Liquids.New York, NY: Oxford University Press, 1989。ISBN: 0198556454.

Frenkel, D.和B. Smit《理解分子模擬》Understanding Molecular Simulation，第二版，San Diego, CA: Academic Press,2002。ISBN: 0122673514.

Jensen, F《計算化學導論》Introduction to Computational Chemistry.New York, NY: John Wiley & Sons,1999。ISBN: 0471984256.

Kaxiras, E《固體的原子和電子結構》Atomic and Electronic Structure of Solids Cambridge, UK: Cambridge University Press,2003。ISBN: 0521523397.

Martin, R《電子結構：基礎理論和實踐方法》Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods Cambridge, UK: Cambridge University Press,2004。ISBN: 0521782856.

Phillips, R《晶體缺陷和微觀結構》Crystals Defects and Microstructures.，Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2001。ISBN: 0521793572.

Thijssen, J. M，《計算機物理》Computational Physics Cambridge, UK: Cambridge University Press,1999。ISBN: 0521575885.

 

模擬軟體

Quantum-Espresso是GNU開放源代碼的量子力學模擬軟體，我們將在實驗中使用它，並用來建立一些課堂上用的材料。

 

相關閱讀資料

概要

Langer, James〈物理中的計算：我們談論它時是過於嚴肅，還是不夠嚴肅？〉Computing in Physics: Are We Taking It Too Seriously? Or Not Seriously Enough?《今日物理》Physics Today (July 1999): 11-12.

 

經驗勢

Daw, M. S., S. M. Foiles和M. I. Baskes〈嵌入原子方法：理論及應用綜述〉The embedded-atom method: a review of theory and applications.《材料科學報告》Materials Science Reports 9 (1993): 251-310.

Gibson, J. B. 等〈輻射損傷的動力學〉Dynamics of Radiation Damage《物理評論》Physical Review 120, no. 4 (1960): 1229-1253.

勢和函數模型的參考書References for Potential and Functional Models (英PDF)

 

第一原理

Kohanoff, Jorge和Nikitas Gidopoulos〈密度泛函理論：基礎，新方向以及應用〉Density functional theory: basics, new trends and applications《分子物理與量子化學手冊》Handbook of Molecular Physics and Quantum Chemistry第26章. Edited by S. Wilson. Vol. 2, part 5. New York, NY: Wiley and Sons, 2003. ISBN: 0471623741

Payne, M. C., M. P. Teter, D. C. Allan, T. A. Arias和J. D. Joannopoulos〈從頭算總能計算的迭代最小化技術：分子動力學與共軛梯度〉Iterative minimization techniques for ab-initio total energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients《現代物理評論》Review of Modern Physics 64, no. 1045 (1992): 1045-1097

Finnis, M 〈原子間力〉nteratomic Forces在Isaac Newton研究所的演講講稿Lecture notes presented at Isaac Newton Institute, Cambridge, UK, 6-10 September 1999.

Bransden, B.和C. Joachain〈單位概要〉Summary of Units《原子和分子物理學》Physics of Atoms and Molecules附錄11。London,UK：Longman, 1983. ISBN: 0582444012.

 

分子動力學

Ercolessi, Furio〈分子動力學初級讀本〉Molecular Dynamics Primer。