量子力学

说明：在物理学和化学中，静电势和偶极矩是描述电荷相互作用和物质电学性质的重要概念。它们不仅是理解电场、分子间相互作用以及电化学反应的基础，而且在材料科学、催化剂设计、电池开发等众多…

说明：量子力学/分子力学（QM/MM）计算是一种强大的多尺度模拟方法，它通过结合量子力学（QM）的高精度和分子力学（MM）的高效率，实现了对复杂化学体系的精确模拟。 本文华算科技将…

自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）是量子力学与固体物理学中的核心现象之一，它起源于电子的自旋自由度与其在轨道运动中的角动量之间的相互作用。 严格来说，…

  说明：原子轨道理论是描述电子运动状态的核心量子力学理论，通过量子数（主、角、磁量子数）定义轨道能级、形状和取向，结合轨道杂化、波函数等概念，揭示原子成键本质。 其在电催化中指导…

本文华算科技系统介绍了自旋密度的基本概念及其在凝聚态物理和材料科学中的重要性。自旋密度是描述材料中电子自旋分布的关键物理量，通过分析自旋向上和自旋向下电子的密度差异，可以揭示材料的…

摘要：电子自旋作为一种内禀的量子力学属性，是理解物质磁性的基石。它赋予电子微观磁矩，而这些微观磁矩在材料内部的集体行为，通过复杂的相互作用机制，最终决定了材料宏观的磁学特性。 本文…

  说明：磁矩源于电子自旋与轨道角动量耦合，分自旋、轨道及总磁矩。其计算以DFT为核心，结合DFT+U等强关联修正及自旋–轨道耦合处理，可定量描述不同体系磁矩。 案例显…

自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）是量子力学中描述粒子自旋角动量与其轨道运动角动量相互作用的物理现象，其根源在于相对论效应与电磁相互作用的结合。 这一…

本文系统介绍了电子和空穴的基本性质及其在半导体中的关键作用。电子作为带负电的基本粒子，其能级分布遵循量子力学规律；空穴则是电子跃迁后留下的等效正电荷载流子，二者共同参与半导体的导电…

费米能级（Fermi level）是固体物理、凝聚态物理和半导体物理中的一个核心概念，它在描述材料中电子分布、电导率、热导率以及电子行为等方面具有重要意义。 费米能级的定义和应用不…

  电子自旋是一种量子性质，表示电子自身固有的角动量，与其在空间中的轨道运动无关。尽管“自旋”这个术语让人联想到自转，实际上它并非经典意义上的旋转，而是一种仅在量子力学中才有的内禀…

总结：在分子世界的微观尺度上，实验往往只能捕捉到现象的表面，而许多本质性的化学与材料过程，却隐藏在原子和电子的精细运动之中。 如何跨越这道“看不见的墙”？密度泛函理论（DFT）、分…

本文深入探讨了分子激发态的基本概念、形成方式及其演化过程。从分子的基态与激发态出发，详细介绍了光激发、热激发和电激发三种主要激发方式，并解析了单重态、三重态、里德堡态和电荷转移态等…

本文系统阐述了如何通过密度泛函理论（DFT）来解释催化反应中的产物选择性问题。首先，介绍了DFT的基本原理及其在催化领域的应用，如吸附能计算、反应能垒评估和电子结构分析。 接着，文…

从头算分子动力学（Ab initio Molecular Dynamics，AIMD）是一种结合了量子力学从头算方法和分子动力学模拟的计算方法，其基本原理与计算方法如下： 基本原理…

在科研实践中，基于量子力学的第一性原理计算以其从头出发、不依赖实验参数的优势崭露头角，却也常因方法近似和计算成本而遭受质疑。 人们不禁要问：在面对复杂材料体系与多尺度过程时，它能否…

第一性原理中的结构优化是指在量子力学框架下，通过求解电子结构（通常采用密度泛函理论，DFT），使体系的总能量达到极小值，进而确定原子在稳定态下的最优排布方式。(Sci Rep 6,…