Zum Hauptinhalt springen
Dekorationsartikel gehören nicht zum Leistungsumfang.
Density Functional Theory
A Practical Introduction
Buch von David S. Sholl (u. a.)
Sprache: Englisch

127,95 €*

inkl. MwSt.

Versandkostenfrei per Post / DHL

Lieferzeit 1-2 Wochen

Kategorien:
Beschreibung
Eine prägnante, gut strukturierte Einführung in die Anwendungen von DFT-Berechnungen

In der neu überarbeiteten zweiten Auflage von Density Functional Theory: A Practical Introduction liefern die Autoren eine prägnante und leicht verständliche Einführung in die wichtigsten Konzepte und praktischen Anwendungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT), wobei der Schwerpunkt auf die DFT der ebenen Wellen gelegt wird. Die Autoren, die über jahrzehntelange Erfahrung auf diesem Gebiet verfügen, bieten Studierenden mit unterschiedlichen Vorkenntnissen ein ausgewogenes Maß an Verständlichkeit und Klarheit und haben auf diese Weise ein insgesamt sehr gut zu verstehendes Fachbuch verfasst.
* In dieser neuen Auflage werden die Genauigkeit von DFT-Berechnungen und die Wahl der Funktionale detailliert erörtert
* Das Werk bietet einen Überblick über ein breites Spektrum an verfügbaren DFT-Codes
* Mit zusätzlichen Beispielen zur Nutzung von DFT für Berechnungen von Materialien mit hohem Durchsatz
* Stärkere Hervorhebung der Berechnung von Phasendiagrammen und offener Ensemble-Methoden, die in der Elektrochemie umfassend genutzt werden.
* In dieser erweiterten Auflage werden auch Berechnungen abgedeckt, die über die Standard-DFT hinausgehen, z. B. DFT mit Dispersionskorrektur, DFT+U und zeitabhängige DFT
Eine prägnante, gut strukturierte Einführung in die Anwendungen von DFT-Berechnungen

In der neu überarbeiteten zweiten Auflage von Density Functional Theory: A Practical Introduction liefern die Autoren eine prägnante und leicht verständliche Einführung in die wichtigsten Konzepte und praktischen Anwendungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT), wobei der Schwerpunkt auf die DFT der ebenen Wellen gelegt wird. Die Autoren, die über jahrzehntelange Erfahrung auf diesem Gebiet verfügen, bieten Studierenden mit unterschiedlichen Vorkenntnissen ein ausgewogenes Maß an Verständlichkeit und Klarheit und haben auf diese Weise ein insgesamt sehr gut zu verstehendes Fachbuch verfasst.
* In dieser neuen Auflage werden die Genauigkeit von DFT-Berechnungen und die Wahl der Funktionale detailliert erörtert
* Das Werk bietet einen Überblick über ein breites Spektrum an verfügbaren DFT-Codes
* Mit zusätzlichen Beispielen zur Nutzung von DFT für Berechnungen von Materialien mit hohem Durchsatz
* Stärkere Hervorhebung der Berechnung von Phasendiagrammen und offener Ensemble-Methoden, die in der Elektrochemie umfassend genutzt werden.
* In dieser erweiterten Auflage werden auch Berechnungen abgedeckt, die über die Standard-DFT hinausgehen, z. B. DFT mit Dispersionskorrektur, DFT+U und zeitabhängige DFT
Über den Autor

David S. Sholl leads the Transformational Decarbonization Initiative at the Oak Ridge National Laboratory and is a Professor of Chemical & Biomolecular Engineering at the Georgia Institute of Technology.

Janice A. Steckel is a Physical Scientist at the United States Department of Energy, National Energy Technology Laboratory in Pittsburgh, Pennsylvania.

Inhaltsverzeichnis

1 What Is Density Functional Theory?

1.1 How to Approach This Book

1.2 Examples of DFT in Action

1.2.1 Ammonia Synthesis by Heterogeneous Catalysis

1.2.2 Embrittlement of Metals by Trace Impurities

1.2.3 Materials Properties for Modeling Planetary Formation

1.2.4 High Throughput/Big Data Case Study

1.3 The Schrödinger Equation

1.4 Density Functional Theory-From Wave Functions to Electron Density

1.5 Exchange- Correlation Functional

1.6 The Quantum Chemistry Tourist

1.6.1 Localized and Spatially Extended Functions

1.6.2 Wave-Function-Based Methods

1.6.3 Hartree- Fock Method

1.6.4 Beyond Hartree-Fock

1.7 What Can DFT Not Do?

1.8 Which DFT Code Should I Use?

1.9 Density Functional Theory in Other Fields

1.10 How to Approach This Book

2 DFT Calculations for Simple Solids

2.1 Periodic Structures, Supercells, and Lattice Parameters

2.2 Face-Centered Cubic Materials

2.3 Hexagonal Close-Packed Materials

2.4 Crystal Structure Prediction

2.5 Phase Transformations

Exercises

3 Nuts and Bolts of DFT Calculations

3.1 Reciprocal Space and k Points

3.1.1 Plane Waves and the Brillouin Zone

3.1.2 Integrals in k Space

3.1.3 Choosing k Points in the Brillouin Zone

3.1.4 Metals-Special Cases in k Space; DFT+U

3.1.5 Summary of k Space

3.2 Energy Cutoffs

3.2.1 Pseudopotentials

3.3 Numerical Optimization

3.3.1 Optimization in One Dimension

3.3.2 Optimization in More than One Dimension

3.3.3 What Do I Really Need to Know about Optimization?

3.4 DFT Total Energies-An Iterative Optimization Problem

3.5 Geometry Optimization

3.5.1 Internal Degrees of Freedom

3.5.2 Geometry Optimization with Constrained Atoms

3.5.3 Optimizing Supercell Volume and Shape

Appendix: Calculation Details

4 Thinking About Accuracy and Choosing Functionals for DFT Calculations

4.1 How Accurate Are DFT Calculations?

4.2 Choosing a Functional

4.3 Examples of Physical Accuracy

4.3.1 Benchmark Calculations for Molecular Systems-Energy and Geometry

4.3.2 Benchmark Calculations for Molecular Systems-Vibrational Frequencies

4.3.3 Crystal Structures and Cohesive Energies

4.3.4 Adsorption Energies and Bond Strengths

4.4 How to Use the Rest of this Book

5 DFT Calculations for Surfaces of Solids and Interfaces in Crystals

5.1 Importance of Surfaces

5.2 Periodic Boundary Conditions and Slab Models

5.3 Choosing k Points for Surface Calculations

5.4 Classification of Surfaces by Miller Indices

5.5 Surface Relaxation

5.6 Calculation of Surface Energies

5.7 Symmetric and Asymmetric Slab Models

5.8 Surface Reconstruction

5.9 Adsorbates on Surfaces

5.9.1 Accuracy of Adsorption Energies

5.10 Effects of Surface Coverage

5.11 Grain Boundaries in Solids

Exercises

Appendix: Calculation Details

6 DFT Calculations of Vibrational Frequencies

6.1 Isolated Molecules

6.2 Vibrations of a Collection of Atoms

6.3 Molecules on Surfaces

6.4 Zero-Point Energies

6.5 Phonons and Delocalized Modes

Exercises

7 Calculating Rates of Chemical Processes Using Transition State Theory

7.1 One-Dimensional Example

7.2 Multidimensional Transition State Theory

7.3 Finding Transition States

7.3.1 Elastic Band Method

7.3.2 Nudged Elastic Band Method and the Dimer Method

7.3.3 Initializing NEB Calculations

7.4 Finding the Right Transition States

7.5 Connecting Individual Rates to Overall Dynamics

7.6 Quantum Effects and Other Complications

7.6.1 High Temperatures/Low Barriers

7.6.2 Quantum Tunneling

7.6.3 Zero-Point Energies

Exercises

Appendix: Calculation Details

8 Equilibrium Phase Diagrams and Electrochemistry with Open Ensemble Methods

8.1 Stability of Bulk Metal Oxides

8.1.1 Examples Including Disorder-Configurational Entropy

8.2 Stability of Metal and Metal Oxide Surfaces

8.3 Multiple Chemical Potentials and Coupled Chemical Reactions

8.4 DFT for Electrochemistry

Exercises

Appendix: Calculation Details

9 Electronic Structure and Magnetic Properties

9.1 Electronic Density of States

9.2 Local Density of States and Atomic Charges

9.3 Magnetism

Exercises

10 Ab Initio Molecular Dynamics

10.1 Classical Molecular Dynamics

10.1.1 Molecular Dynamics with Constant Energy

10.1.2 Molecular Dynamics in the Canonical Ensemble

10.1.3 Practical Aspects of Classical Molecular Dynamics

10.2 Ab Initio Molecular Dynamics: Gaussian Basis Sets in Non-Plane Wave Codes

10.3 Applications of Ab Initio Molecular Dynamics

10.3.1 Exploring Structurally Complex Materials: Liquids and Amorphous Phases

10.3.2 Exploring Complex Energy Surfaces

10.4 Time-Dependent Density Functional Theory

Exercises

Appendix: Calculation Details

11 Methods beyond "Standard" Calculations

11.1 Choosing a Functional (Revisited)

11.2 Estimating Uncertainties in DFT Results Using the BEEF Approach

11.3 DFT+X Methods for Improved Treatment of Electron Correlation

11.3.1 Dispersion Interactions and DFT-D and D2, D3, TS methods

11.4 Self-Interaction Error, Strongly Correlated Electron Systems, and DFT+U

11.5 RPA

11.6 Larger System Sizes with Linear Scaling Methods and Classical Force Fields

11.7 Conclusion

Details
Erscheinungsjahr: 2022
Fachbereich: Atomphysik & Kernphysik
Genre: Physik
Rubrik: Naturwissenschaften & Technik
Medium: Buch
Inhalt: 224 S.
ISBN-13: 9781119840862
ISBN-10: 1119840864
Sprache: Englisch
Herstellernummer: 1W119840860
Einband: Gebunden
Autor: Sholl, David S.
Steckel, Janice A.
Hersteller: John Wiley & Sons Inc
Maße: 258 x 181 x 19 mm
Von/Mit: David S. Sholl (u. a.)
Erscheinungsdatum: 19.12.2022
Gewicht: 0,584 kg
Artikel-ID: 125752189
Über den Autor

David S. Sholl leads the Transformational Decarbonization Initiative at the Oak Ridge National Laboratory and is a Professor of Chemical & Biomolecular Engineering at the Georgia Institute of Technology.

Janice A. Steckel is a Physical Scientist at the United States Department of Energy, National Energy Technology Laboratory in Pittsburgh, Pennsylvania.

Inhaltsverzeichnis

1 What Is Density Functional Theory?

1.1 How to Approach This Book

1.2 Examples of DFT in Action

1.2.1 Ammonia Synthesis by Heterogeneous Catalysis

1.2.2 Embrittlement of Metals by Trace Impurities

1.2.3 Materials Properties for Modeling Planetary Formation

1.2.4 High Throughput/Big Data Case Study

1.3 The Schrödinger Equation

1.4 Density Functional Theory-From Wave Functions to Electron Density

1.5 Exchange- Correlation Functional

1.6 The Quantum Chemistry Tourist

1.6.1 Localized and Spatially Extended Functions

1.6.2 Wave-Function-Based Methods

1.6.3 Hartree- Fock Method

1.6.4 Beyond Hartree-Fock

1.7 What Can DFT Not Do?

1.8 Which DFT Code Should I Use?

1.9 Density Functional Theory in Other Fields

1.10 How to Approach This Book

2 DFT Calculations for Simple Solids

2.1 Periodic Structures, Supercells, and Lattice Parameters

2.2 Face-Centered Cubic Materials

2.3 Hexagonal Close-Packed Materials

2.4 Crystal Structure Prediction

2.5 Phase Transformations

Exercises

3 Nuts and Bolts of DFT Calculations

3.1 Reciprocal Space and k Points

3.1.1 Plane Waves and the Brillouin Zone

3.1.2 Integrals in k Space

3.1.3 Choosing k Points in the Brillouin Zone

3.1.4 Metals-Special Cases in k Space; DFT+U

3.1.5 Summary of k Space

3.2 Energy Cutoffs

3.2.1 Pseudopotentials

3.3 Numerical Optimization

3.3.1 Optimization in One Dimension

3.3.2 Optimization in More than One Dimension

3.3.3 What Do I Really Need to Know about Optimization?

3.4 DFT Total Energies-An Iterative Optimization Problem

3.5 Geometry Optimization

3.5.1 Internal Degrees of Freedom

3.5.2 Geometry Optimization with Constrained Atoms

3.5.3 Optimizing Supercell Volume and Shape

Appendix: Calculation Details

4 Thinking About Accuracy and Choosing Functionals for DFT Calculations

4.1 How Accurate Are DFT Calculations?

4.2 Choosing a Functional

4.3 Examples of Physical Accuracy

4.3.1 Benchmark Calculations for Molecular Systems-Energy and Geometry

4.3.2 Benchmark Calculations for Molecular Systems-Vibrational Frequencies

4.3.3 Crystal Structures and Cohesive Energies

4.3.4 Adsorption Energies and Bond Strengths

4.4 How to Use the Rest of this Book

5 DFT Calculations for Surfaces of Solids and Interfaces in Crystals

5.1 Importance of Surfaces

5.2 Periodic Boundary Conditions and Slab Models

5.3 Choosing k Points for Surface Calculations

5.4 Classification of Surfaces by Miller Indices

5.5 Surface Relaxation

5.6 Calculation of Surface Energies

5.7 Symmetric and Asymmetric Slab Models

5.8 Surface Reconstruction

5.9 Adsorbates on Surfaces

5.9.1 Accuracy of Adsorption Energies

5.10 Effects of Surface Coverage

5.11 Grain Boundaries in Solids

Exercises

Appendix: Calculation Details

6 DFT Calculations of Vibrational Frequencies

6.1 Isolated Molecules

6.2 Vibrations of a Collection of Atoms

6.3 Molecules on Surfaces

6.4 Zero-Point Energies

6.5 Phonons and Delocalized Modes

Exercises

7 Calculating Rates of Chemical Processes Using Transition State Theory

7.1 One-Dimensional Example

7.2 Multidimensional Transition State Theory

7.3 Finding Transition States

7.3.1 Elastic Band Method

7.3.2 Nudged Elastic Band Method and the Dimer Method

7.3.3 Initializing NEB Calculations

7.4 Finding the Right Transition States

7.5 Connecting Individual Rates to Overall Dynamics

7.6 Quantum Effects and Other Complications

7.6.1 High Temperatures/Low Barriers

7.6.2 Quantum Tunneling

7.6.3 Zero-Point Energies

Exercises

Appendix: Calculation Details

8 Equilibrium Phase Diagrams and Electrochemistry with Open Ensemble Methods

8.1 Stability of Bulk Metal Oxides

8.1.1 Examples Including Disorder-Configurational Entropy

8.2 Stability of Metal and Metal Oxide Surfaces

8.3 Multiple Chemical Potentials and Coupled Chemical Reactions

8.4 DFT for Electrochemistry

Exercises

Appendix: Calculation Details

9 Electronic Structure and Magnetic Properties

9.1 Electronic Density of States

9.2 Local Density of States and Atomic Charges

9.3 Magnetism

Exercises

10 Ab Initio Molecular Dynamics

10.1 Classical Molecular Dynamics

10.1.1 Molecular Dynamics with Constant Energy

10.1.2 Molecular Dynamics in the Canonical Ensemble

10.1.3 Practical Aspects of Classical Molecular Dynamics

10.2 Ab Initio Molecular Dynamics: Gaussian Basis Sets in Non-Plane Wave Codes

10.3 Applications of Ab Initio Molecular Dynamics

10.3.1 Exploring Structurally Complex Materials: Liquids and Amorphous Phases

10.3.2 Exploring Complex Energy Surfaces

10.4 Time-Dependent Density Functional Theory

Exercises

Appendix: Calculation Details

11 Methods beyond "Standard" Calculations

11.1 Choosing a Functional (Revisited)

11.2 Estimating Uncertainties in DFT Results Using the BEEF Approach

11.3 DFT+X Methods for Improved Treatment of Electron Correlation

11.3.1 Dispersion Interactions and DFT-D and D2, D3, TS methods

11.4 Self-Interaction Error, Strongly Correlated Electron Systems, and DFT+U

11.5 RPA

11.6 Larger System Sizes with Linear Scaling Methods and Classical Force Fields

11.7 Conclusion

Details
Erscheinungsjahr: 2022
Fachbereich: Atomphysik & Kernphysik
Genre: Physik
Rubrik: Naturwissenschaften & Technik
Medium: Buch
Inhalt: 224 S.
ISBN-13: 9781119840862
ISBN-10: 1119840864
Sprache: Englisch
Herstellernummer: 1W119840860
Einband: Gebunden
Autor: Sholl, David S.
Steckel, Janice A.
Hersteller: John Wiley & Sons Inc
Maße: 258 x 181 x 19 mm
Von/Mit: David S. Sholl (u. a.)
Erscheinungsdatum: 19.12.2022
Gewicht: 0,584 kg
Artikel-ID: 125752189
Warnhinweis

Ähnliche Produkte

Ähnliche Produkte