電子結構晶體學

目錄
序一
序二
前言
第1章　電子結構晶體學概述　1
1.1　引言　1
1.2　電子結構晶體學的發(fā)展歷史　4
1.2.1　X射線晶體學和量子力學的開端　4
1.2.2　實驗電子結構研究的萌芽時期　5
1.2.3　贗原子模型的發(fā)展　5
1.2.4　實驗電子密度矩陣模型的發(fā)展　8
1.2.5　實驗電子波函數(shù)模型的發(fā)展　10
1.2.6　電子衍射研究電子結構技術的發(fā)展　12
1.3　電子結構的描述　13
1.3.1　電子密度　13
1.3.2　殘余密度　14
1.3.3　差分密度　15
1.3.4　電子波函數(shù)與密度矩陣　17
參考文獻　19
第2章　電子密度函數(shù)的第一性原理計算　27
2.1　引言　27
2.2　從頭計算方法的基本框架與假設　28
2.3　密度矩陣與密度函數(shù)　29
2.3.1　基本定義　29
2.3.2　電子密度　30
2.3.3　動量密度　31
2.4　Hartree-Fock(HF)和Kohn-Sham(KS)方法　33
2.4.1　基本理論框架　33
2.4.2　HF與KS方程的周期性解　35
2.4.3　晶態(tài)密度矩陣與密度函數(shù)的計算　36
2.4.4　贗勢　37
2.4.5　基組　38
參考文獻　39
第3章　電子結構的拓撲指標與性質(zhì)　40
3.1　引言　40
3.2　分子中的拓撲原子分析　41
3.2.1　電子密度的拓撲描述　41
3.2.2　梯度矢量場與拓撲原子　43
3.2.3　鍵路徑與分子拓撲圖　44
3.2.4　拉普拉斯量　45
3.2.5　拓撲化學鍵性質(zhì)　45
3.2.6　拓撲原子性質(zhì)　49
3.3　化學相互作用分析　54
3.3.1　源函數(shù)　54
3.3.2　電子局域函數(shù)　55
3.3.3　約化密度梯度函數(shù)　58
3.4　密度矩陣的粗粒化與能量劃分　58
3.4.1　密度矩陣在實空間中的劃分　59
3.4.2　能量劃分　62
3.4.3　電子布居統(tǒng)計　65
3.5　限制空間劃分　66
3.5.1　*-限制空間劃分　67
3.5.2　限制電子布居分析　69
3.5.3　準連續(xù)分布　70
3.5.4　電子局域指標　70
3.6　分子間相互作用能　74
3.6.1　實驗電子密度的相互作用能　74
3.6.2　靜電相互作用的贗原子表示　76
3.6.3　非靜電相互作用　78
3.6.4　晶格能　79
3.6.5　實驗電荷分析獲得相互作用能　81
參考文獻　81
第4章　電子結構的實驗測試原理　84
4.1　引言　84
4.2　熱振動分析　87
4.2.1　晶格動力學　87
4.2.2　原子位移參數(shù)　89
4.2.3　剛性片段分析　92
4.2.4　中子衍射輔助分析　94
4.3　散射實驗　95
4.3.1　X射線衍射　95
4.3.2　極化中子衍射　96
4.3.3　康普頓散射　97
4.4　實驗電子結構的精修算法　98
4.4.1　*小二乘法　98
4.4.2　*大熵法　103
參考文獻　106
第5章　贗原子模型　107
5.1　引言　107
5.2　獨立原子模型　108
5.3　Kappa模型　108
5.4　多極模型　109
5.4.1　多極球諧函數(shù)　110
5.4.2　實球諧密度函數(shù)　111
5.4.3　徑向分布函數(shù)　112
5.4.4　多極模型框架　113
5.4.5　非球形原子散射因子　113
5.4.6　芯電子層擴展的多極模型　115
5.5　自旋密度模型　115
5.5.1　純自旋貢獻　116
5.5.2　自旋和軌道貢獻　118
5.5.3　非共線磁性　119
5.5.4　電子密度與自旋密度的組合精修　119
5.6　其他電子密度模型　120
5.6.1　X射線原子軌道模型(XAO)　120
5.6.2　X射線分子軌道模型(XMO)　126
5.6.3　分子軌道布居模型(MOON)　133
參考文獻　134
第6章　密度矩陣模型　136
6.1　引言　136
6.2　密度矩陣模型　136
6.2.1　密度矩陣的定義　136
6.2.2　密度矩陣的局域模型　137
6.3　密度矩陣與散射實驗的關聯(lián)　139
6.3.1　動態(tài)散射因子　139
6.3.2　靜態(tài)結構因子　140
6.3.3　彈性散射　140
6.3.4　非彈性散射　141
6.4　密度矩陣的重構與精修　143
6.4.1　貝葉斯理論方法　143
6.4.2　不同類型數(shù)據(jù)的組合精修　144
6.4.3　單電子約化密度矩陣(1-RDM)的精修　146
6.4.4　結構因子與康普頓輪廓數(shù)據(jù)的組合精修　147
6.4.5　自旋分辨的1-RDM精修　148
參考文獻　152
第7章　電子波函數(shù)模型　153
7.1　引言　153
7.2　X射線限制波函數(shù)(XCW)模型　154
7.2.1　數(shù)學框架　154
7.2.2　Hirshfeld原子精修　155
7.2.3　X射線限制波函數(shù)精修　159
7.2.4　開殼層體系方法　162
7.2.5　相對論效應的處理　163
7.3　X射線限制極局域分子軌道(XC-ELMO)方法　164
7.3.1　極局域分子軌道的定義　164
7.3.2　實驗限制極局域分子軌道精修　166
參考文獻　168
第8章　實驗電子結構的測試儀器與應用　170
8.1　引言　170
8.2　用于實驗電子結構測試的X射線單晶衍射儀　170
8.2.1　X射線源　170
8.2.2　測角儀　172
8.2.3　X射線探測器　172
8.2.4　低溫系統(tǒng)　172
8.2.5　激光器外場設備　173
8.3　實驗電子結構測試要點　173
8.3.1　單晶樣品　173
8.3.2　測試過程　174
8.3.3　數(shù)據(jù)校正　174
8.3.4　電子結構精修質(zhì)量檢查　175
8.4　電子結構晶體學的潛在應用　177
參考文獻　179
索引　182