Книга: Каплан И. Г. «Межмолекулярные взаимодействия»

Книга, написанная нашим соотечественником, профессором Мексиканского национального университета, содержит описание взаимодействий между молекулами на больших, средних и малых расстояниях, а также в многоэлектронных системах. Некоторые теоретические построения опубликованы впервые. Дан сравнительный анализ модельных потенциалов, используемых в современных квантовохимических расчетах и при компьютерном моделировании в физике, химии и молекулярной биологии. Рассмотрены многочастичные системы, для которых характерна неаддитивность силовых эффектов. В приложении приведены сведения из теории групп, векторного и тензорного исчисления и обзор методов неэмпирического исследования многоэлектронных систем. Для химиков, молекулярных физиков и молекулярных биологов – научных сотрудников, преподавателей и студентов.

Содержание:

Предисловие редактора перевода...... 5 Предисловие автора к русскому изданию...... 7 Предисловие к английскому изданию...... 9 Глава 1. Вводная глава...... 11 1. 1. Предмет межмолекулярных взаимодействий и его особенности...... 11 1. 2. Краткий исторический обзор...... 14 1. 3. Концепция межатомных потенциалов и адиабатическое приближение...... 22 1. 4. Общая классификация межмолекулярных взаимодействий...... 28 Литература...... 33 Глава 2. Типы межмолекулярных взаимодействий: качественная картина...... 36 2. 1. Прямые электростатические взаимодействия...... 36 2. 1. 1. Общие выражения...... 36 2. 1. 2. Мультипольные моменты...... 38 2. 1. 3. Мультиполь-мультипольное взаимодействие...... 46 2. 2. Резонансное взаимодействие...... 51 2. 3. Поляризационное взаимодействие...... 53 2. 3. 1. Индукционное взаимодействие...... 54 2. 3. 2. Дисперсионные взаимодействия...... 56 2. 4. Обменное взаимодействие...... 62 2. 5. Эффекты запаздывания в дальнодействующих взаимодействиях...... 70 2. 6. Релятивистские (магнитные) взаимодействия...... 76 2. 7. Взаимодействие между макроскопическими телами...... 83 Литература...... 89 Глава 3. Расчет межмолекулярных взаимодействий...... 94 3. 1. Большие расстояния...... 94 3. 1. 1. Вывод общего выражения для мультипольного разложения оператора кулоновского взаимодействия...... 94 3. 1. 2. Энергия взаимодействия двух атомов в S-состояниях...... 100 3. 1. 3. Дисперсионные и индукционные взаимодействия молекулярных систем...... 104 3. 1. 4. Сходимость мультипольного разложения...... 108 3. 1. 5. Устранение расходимости мультипольного разложения...... 116 3. 2. Промежуточные и малые расстояния...... 122 3. 2. 1. Теория. возмущений с учетом электронного обмена...... 122 3. 2. 2. Вариационные методы...... 134 Литература...... 151 Глава 4. Неаддитивность межмолекулярных взаимодействий...... 160 4. 1. Физическая природа неаддитивности и определение многочастичных сил...... 160 4. 2. Проявления неаддитивных эффектов...... 165 4. 3. Теория возмущений и многочастичное разложение...... 170 4. 3. 1. Общие формулы...... 170 4. 3. 2. Доказательство аддитивности дисперсионной энергии во втором порядке ТВ...... 174 4. 3. 3. Дисперсионная энергия в высших порядках...... 175 4. 4. Многочастичные эффекты в атомных кластерах...... 179 4. 4. 1. Кластеры инертных газов...... 179 4. 4. 2. Кластеры металлов...... 179 4. 4. 3. Природа связывания в кластерах щелочноземельных металлов...... 184 4. 5. Схема атом-атомных потенциалов и неаддитивность...... 195 Литература...... 201 Глава 5. Модельные потенциалы...... 205 5. 1. Полуэмпирические модельные потенциалы...... 205 5. 1. 1. Потенциал жестких сфер...... 205 5. 1. 2. Потенциал Леннард-Джонса...... 206 5. 1. 3. Модификации потенциала Леннард-Джонса...... 208 5. 1. 4. Потенциал Бакингема...... 210 5. 1. 5. Модификации потенциала Бакингема...... 211 5. 1. 6. Потенциалы, описывающие спектроскопические свойства двухатомных молекул...... 213 5. 1. 7. Анизотропные потенциалы...... 220 5. 1. 8. Экранированный кулоновский потенциал...... 226 5. 1. 9. Потенциал Борна–Майера...... 228 5. 1. 10. Многопараметрический потенциал Бойса–Шавитта...... 229 5. 1. 11. Комбинированные (кусочногладкие) потенциалы...... 230 5. 1. 12. Модельные потенциалы при изучении металлов и полупроводников...... 232 5. 1. 13. Модельные потенциалы, параметризованные по результатам неэмпирических расчетов потенциальных поверхностей...... 239 5. 2. Определение параметров модельных потенциалов...... 244 5. 3. Реконструкция потенциалов на основе экспериментальных данных...... 249 5. 3. 1. Метод Ридберга–Клейна–Риса...... 250 5. 3. 2. Обратная задача рассеяния...... 252 5. 3. 3. Построение потенциалов из термофизических данных...... 259 5. 4. Методы глобальной оптимизации...... 260 5. 4. 1. Постановка задачи...... 260 5. 4. 2. Симулированный отжиг...... 262 5. 4. 3. Методы деформации гиперповерхности...... 264 5. 4. 4. Генетический алгоритм...... 269 Литература...... 274 Приложение 1. Фундаментальные постоянные и таблица перевода единиц...... 282 Приложение 2. Необходимые математические сведения...... 284 П 2. 1. Векторное и тензорное исчисления...... 284 П 2. 1. 1. Определение вектора; сложение векторов...... 284 П 2. 1. 2. Скалярное и векторное произведения. Смешанное произведение...... 285 П 2. 1. 3. Определители...... 289 П 2. 1. 4. Векторный анализ. Градиент, дивергенция и ротор...... 290 П 2. 1. 5. Векторные пространства и матрицы...... 293 П 2. 1. 6. Тензоры...... 297 П 2. 2. Теория групп...... 300 П 2. 2. 1. Свойства групповых операций...... 300 П 2. 2. 2. Представления групп...... 306 П 2. 2. 3. Группа перестановок...... 319 П 2. 2. 4. Группы линейных преобразований. Группа трехмерных вращений...... 325 П 2. 2. 5. Точечные группы...... 331 П 2. 2. 6. Неприводимые тензорные операторы. Сферические тензоры...... 340 Литература...... 345 Приложение 3. Квантово-механические расчеты многоэлектронных систем...... 347 П 3. 1. Адиабатическое приближение...... 347 П 3. 2. Вариационные методы...... 351 П 3. 2. 1. Метод самосогласованного поля...... 351 П 3. 2. 2. Методы учета электронной корреляции...... 358 П 3. 3. Теория возмущений...... 371 П 3. 3. 1. Теория возмущений Рэлея–Шрёдингера...... 372 П 3. 3. 2. Теория возмущений Мёллера–Плессе...... 374 П 3. 3. 3. Операторный формализм и теория возмущений Бриллюэна–Вигнера...... 377 П 3. 3. 4. Вариационная теория возмущений...... 380 П 3. 3. 5. Асимптотические разложения: аппроксиманты Паде...... 383 Литература...... 387

Издательство: "БИНОМ. Лаборатория знаний" (2014)

ISBN: 9785996326556