本书试图深入浅出地介绍近年来计算机模拟方法与理论方法在研究凝聚态物理中软物质行为机理方面的一些应用。全书共分11章，内容包括：高分子链聚合初生态的结晶，高分子链的穿插与结晶，聚合物的粗粒化模型，团簇结构优化算法与应用，杂化蒙特卡罗和广义系综模拟方法，构象态跃迁行为与玻璃化转变，表面活性剂与泡沫的稳定性，分子力学力场及参数化方法，耗散粒子动力学的原理与应用，模拟表面活性剂体系的介观力场方法，自洽平均场理论方法。本书适用于进入该领域的初学者以及大学生与研究生，对工作在该领域的研究人员也具有很高的参考价值。

本书试图深入浅出地介绍近年来计算机模拟方法与理论方法在研究凝聚态物理中软物质行为机理方面的一些应用。书中一方面介绍了运用基本的微观、介观模拟方法研究软物质体系中的难处理的问题，一方面介绍了增强这些方法能力的实例；一方面阐述了各种模拟方法与理论方法的原理，一方面在随书所附赠的光盘中介绍了各种方法的一些算例和程序。计算机模拟方法主要集中在微观与介观尺度上的模拟，理论方法主要集中在自洽场理论方法。

本书适用于进入该领域的初学者以及大学生与研究生，对工作在该领域的研究人员也具有很高的参考价值。

1 高分子链聚合初生态的结晶

 1.1 高分子链的“初生态”

 1.2 链生长分子动力学方法

 1.3 GCMD方法的验证

 1.4 聚乙烯单链初生态结构的研究

1.4.1 单链在表面上生长过程的两个阶段

1.4.2 晶干在伸长过程中的协同运动

1.4.3 初生态单分子链的折叠机理

 1.5 聚乙烯多链体系初生态结构的研究

1.5.1 不同活性点密度的体系的形貌发展

1.5.2 不同活性点密度的体系的结构分析

 1.6 总结

 参考文献

2 高分子链的穿插与结晶

 2.1 非平衡态高分子链的缠结问题和链缠结的结构属性

 2.2 高分子链的穿插程度

 2.3 表面与本体的穿插程度

 2.4 缠结对结晶的影响

 2.5 位点序参数

2.5.1 位点序参数方法

2.5.2 临界成核位点序参数值

 2.6 穿插程度与结晶的关系

2.6.1 整体穿插程度与结晶速率

2.6.2 局部穿插程度与成核的分布

2.6.3 局部成核与生长过程

 2.7 总结

 附录一 建模与模拟细节

 附录二 ICF与SOP的算法探讨

 参考文献

3 聚合物的粗粒化模型

 3.1 介绍

 3.2 普适的粗粒化模型

3.2.1 粒子基粗粒化模型

3.2.2 场基粗粒化模型

 3.3 系统的粗粒化模型

 3.4 应用实例

 3.5 总结与展望

 参考文献

4 团簇结构优化算法与应用

 4.1 引言

 4.2 无偏优化算法用于团簇的结构优化

4.2.1 遗传算法

4.2.2 快速退火演化算法

4.2.3 随机隧道算法

 4.3 基于格点搜索的团簇优化方法

4.3.1 格点的建立

4.3.2 格点搜索

4.3.3 应用举例

 4.4 动态格点搜索算法

4.4.1 动态格点

4.4.2 动态格点搜索算法

4.4.3 动态格点搜索算法的改进

4.4.4 应用举例

 参考文献

5 杂化蒙特卡罗和广义系综模拟方法

 5.1 背景简介

 5.2 杂化蒙特卡罗方法

5.2.1 针对问题及特点

5.2.2 算法实现

5.2.3 应用实例和注意事项

5.2.4 杂化蒙特卡罗方法优缺点

 5.3 广义系综模拟方法

5.3.1 针对问题及特点

5.3.2 并行回火方法

5.3.3 多正则系综方法

 5.4 总结

 参考文献

6 构象态跃迁行为与玻璃化转变

 6.1 聚合物构象能

6.1.1 单键的构象能

6.1.2 一对键的构象能

 6.2 聚合物本体的模拟

 6.3 聚合物本体性质

6.3.1 聚合物玻璃化转变温度及分子链结构

 6.4 构象分布与表观构象能

6.4.1 聚合物链的松弛行为

 6.5 玻璃化转变前后构象跃迁行为的变化

6.5.1 构象跃迁

6.5.2 跃迁速率和活化能在玻璃化转变温度附近的变化

6.5.3 玻璃态聚合物构象跃迁的非均质现象

6.5.4 跃迁的起始角和旋转角

6.5.5 构象“冻结”比例

6.5.6 玻璃化转变过程中构象熵的变化

 参考文献

7 表面活性剂与泡沫的稳定性

 7.1 表面活性剂在气液界面的动态行为

7.1.1 模拟参数及过程

7.1.2 纯水气液界面的模拟结果

7.1.3 表面活性剂在气液界面的动态行为以及性质

 7.2 模拟研究表面活性剂对泡沫的稳定性

7.2.1 模拟模型

7.2.2 临界膜厚的定义及尺度对结果的影响

7.2.3 稳定指数

7.2.4 表面活性剂的效率与泡沫的稳定性

 参考文献

8 分子力学力场及参数化方法

 8.1 引言

 8.2 基本原理

8.2.1 键伸缩项

8.2.2 键角弯曲项

8.2.3 二面角扭转项

8.2.4 偏离平面振动项

8.2.5 非正常二面角扭转项

8.2.6 范德华相互作用项

8.2.7 库仑作用项

 8.3 经验参数化方法

8.3.1 MM3系列力场

8.3.2 AMBER力场

8.3.3 CHARMM力场

 8.4 基于量子化学计算的参数化方法

8.4.1 CFF力场

8.4.2 MMFF系列力场

8.4.3 Direct Force Field

 8.5 成功应用于凝聚相的关键问题

8.5.1 OPLS力场

8.5.2 COMPASS力场

8.5.3 TraPPE力场

 8.6 普适的经验力场

8.6.1 Dreiding力场

8.6.2 覆盖全周期表元素的uFF力场

 8.7 极化力场

 8.8 反应力场

 参考文献

9 耗散粒子动力学的原理与应用

 9.1 耗散粒子动力学简介

 9.2 耗散粒子动力学原理

9.2.1 DPD的发展历程

9.2.2 DPD统计原理

9.2.3 DPD和分子动力学的比较

9.2.4 DPD中随机力的计算

9.2.5 DPD中力的表达

9.2.6 改进的Velocity—Verlet算法

 9.3 DPD应用实例：固／气复合表面滞后现象的模拟

9.3.1 DPD在流体和表面现象中的应用

9.3.2 固体表面的浸润性

9.3.3 模型

9.3.4 参数

9.3.5 结果与讨论

9.3.6 结论

 参考文献

10 模拟表面活性剂体系的介观力场方法

 10.1 介观力场

 10.2 介观力场参数的调整

10.2.1 保守力参数对表面活性剂效率和cMC的影响

10.2.2 表面活性剂效率和CMc变化的介观机理

 10.3 介观力场应用

10.3.1 混合表面活性剂的CMC

10.3.2 表面组成和本体组成

10.3.3 胶束组成

 参考文献

11 自洽平均场理论方法

 11.1 聚合物分子的统计力学描述

 11.2 聚合物系统的场论描述

 11.3 自洽平均场理论应用实例

11.3.1 两种二嵌段共聚物的均匀混合物

11.3.2 聚合物共混物的分相

11.3.3 二嵌段共聚物的自组装行为

11.3.4 聚合物在球形吸附体表面的吸附

 11.4 总结

参考文献