Fundamentals of Time-Dependent Density Functional Theory

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Author: Miguel A.L. Marques,Neepa T. Maitra,Fernando M.S. Nogueira,E.K.U. Gross,Angel Rubio

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 3642235182

Category: Science

Page: 559

View: 6375

There have been many significant advances in time-dependent density functional theory over recent years, both in enlightening the fundamental theoretical basis of the theory, as well as in computational algorithms and applications. This book, as successor to the highly successful volume Time-Dependent Density Functional Theory (Lect. Notes Phys. 706, 2006) brings together for the first time all recent developments in a systematic and coherent way. First, a thorough pedagogical presentation of the fundamental theory is given, clarifying aspects of the original proofs and theorems, as well as presenting fresh developments that extend the theory into new realms—such as alternative proofs of the original Runge-Gross theorem, open quantum systems, and dispersion forces to name but a few. Next, all of the basic concepts are introduced sequentially and building in complexity, eventually reaching the level of open problems of interest. Contemporary applications of the theory are discussed, from real-time coupled-electron-ion dynamics, to excited-state dynamics and molecular transport. Last but not least, the authors introduce and review recent advances in computational implementation, including massively parallel architectures and graphical processing units. Special care has been taken in editing this volume as a multi-author textbook, following a coherent line of thought, and making all the relevant connections between chapters and concepts consistent throughout. As such it will prove to be the text of reference in this field, both for beginners as well as expert researchers and lecturers teaching advanced quantum mechanical methods to model complex physical systems, from molecules to nanostructures, from biocomplexes to surfaces, solids and liquids. From the reviews of LNP 706: “This is a well structured text, with a common set of notations and a single comprehensive and up-to-date list of references, rather than just a compilation of research articles. Because of its clear organization, the book can be used by novices (basic knowledge of ground-state DFT is assumed) and experienced users of TD-DFT, as well as developers in the field.” (Anna I. Krylov, Journal of the American Chemical Society, Vol. 129 (21), 2007) “This book is a treasure of knowledge and I highly recommend it. Although it is a compilation of chapters written by many different leading researchers involved in development and application of TDDFT, the contributors have taken great care to make sure the book is pedagogically sound and the chapters complement each other [...]. It is highly accessible to any graduate student of chemistry or physics with a solid grounding in many-particle quantum mechanics, wishing to understand both the fundamental theory as well as the exponentially growing number of applications. [...] In any case, no matter what your background is, it is a must-read and an excellent reference to have on your shelf.” Amazon.com, October 15, 2008, David Tempel (Cambridge, MA)

Time-Dependent Density-Functional Theory

Concepts and Applications

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Author: Carsten Ullrich

Publisher: Oxford University Press

ISBN: 0199563020

Category: Science

Page: 526

View: 7384

Time-dependent density-functional theory (TDDFT) is a quantum mechanical approach for the dynamical properties of electrons in matter. It's widely used in (bio)chemistry and physics to calculate molecular excitation energies and optical properties of materials. This is the first graduate-level text on the formal framework and applications of TDDFT.

Density-Functional Methods for Excited States

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Author: Nicolas Ferré,Michael Filatov,Miquel Huix-Rotllant

Publisher: Springer

ISBN: 3319220810

Category: Science

Page: 481

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The series Topics in Current Chemistry presents critical reviews of the present and future trends in modern chemical research. The scope of coverage is all areas of chemical science including the interfaces with related disciplines such as biology, medicine and materials science. The goal of each thematic volume is to give the non-specialist reader, whether in academia or industry, a comprehensive insight into an area where new research is emerging which is of interest to a larger scientific audience. Each review within the volume critically surveys one aspect of that topic and places it within the context of the volume as a whole. The most significant developments of the last 5 to 10 years are presented using selected examples to illustrate the principles discussed. The coverage is not intended to be an exhaustive summary of the field or include large quantities of data, but should rather be conceptual, concentrating on the methodological thinking that will allow the non-specialist reader to understand the information presented. Contributions also offer an outlook on potential future developments in the field. Review articles for the individual volumes are invited by the volume editors. Readership: research chemists at universities or in industry, graduate students

A Primer in Density Functional Theory

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Author: Carlos Fiolhais,Fernando Nogueira,Miguel A.L. Marques

Publisher: Springer

ISBN: 3540370722

Category: Science

Page: 258

View: 4781

Density functional theory (DFT) is by now a well-established method for tackling the quantum mechanics of many-body systems. Originally applied to compute properties of atoms and simple molecules, DFT has quickly become a work horse for more complex applications in the chemical and materials sciences. The present set of lectures, spanning the whole range from basic principles to relativistic and time-dependent extensions of the theory, is the ideal introduction for graduate students or nonspecialist researchers wishing to familiarize themselves with both the basic and most advanced techniques in this field.

Theoretische Physik 1

Theoretische Mechanik

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Author: Reiner M. Dreizler,Cora S. Lüdde

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540705589

Category: Science

Page: 382

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Der Grundkurs „Theoretische Physik" in vier in sich geschlossenen Bänden basiert auf langjährig, in der Praxis erprobten Vorlesungen. Die Aufbereitung der theoretisch-physikalischen Grundlagen ist hier aufs engste mit dem entsprechenden Stoff aus der Mathematik verknüpft. Der erste Band erarbeitet schrittweise die Grundlagen der Physik anhand der klassischen Mechanik. Die CD-ROM enthält einen auf die Bedürfnisse von Physik-Studierenden zugeschnittenen Mathematik-Teil sowie eine interaktive Aufgabensammlung mit ‚Experimentiermöglichkeiten’.

Der seltsamste Mensch

Das verborgene Leben des Quantengenies Paul Dirac

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Author: Graham Farmelo

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366256579X

Category: Science

Page: 613

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Der seltsamste Mensch ist der mit dem Costa-Buchpreis ausgezeichnete Bericht über Paul Dirac, den berühmten Physiker, der manchmal als der englische Einstein bezeichnet wird. Er war einer der führenden Pioniere der großen Revolution in der Wissenschaft des zwanzigsten Jahrhunderts: der Quantenmechanik. Und er war 1933 der jüngste Theoretiker, der den Nobelpreis für Physik erhalten hatte. Dirac war seltsam wortkarg, nahm alles wörtlich und seine gehemmte Art zu kommunizieren und seine mangelnde Empathiefähigkeit wurden legendär. Während seiner erfolgreichsten Schaffensperiode bestanden seine Postkarten ins Elternhaus nur aus Berichten über das Wetter. Auf der Basis zuvor nicht entdeckter Unterlagen aus dem Familienarchiv verbindet Graham Farmelo eine kenntnisreiche Schilderung der wissenschaftlichen Leistungen mit einem einfühlsamen Portrait des Individuums Paul Dirac. Er zeigt einen Menschen, der trotz extremer sozialer Gehemmtheit fähig ist zur Liebe und zu treuer Freundschaft. Der seltsamste Mensch ist eine außerordentliche menschlich berührende Story ebenso wie ein fesselnder Bericht über eine der aufregendsten Zeiten der Wissenschaftsgeschichte.

Moderne Physik

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Author: Paul A. Tipler,Ralph A. Llewellyn

Publisher: De Gruyter Oldenbourg

ISBN: 9783486582758

Category: Science

Page: 963

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Endlich liegt die anschauliche und fundierte Einführung zur Modernen Physik von Paul A. Tipler und Ralph A. Llewellyn in der deutschen Übersetzung vor. Eine umfassende Einführung in die Relativitätstheorie, die Quantenmechanik und die statistische Physik wird im ersten Teil des Buches gegeben. Die wichtigsten Arbeitsgebiete der modernen Physik - Festkörperphysik, Kern- und Teilchenphysik sowie die Kosmologie und Astrophysik - werden in der zweiten Hälfte des Buches behandelt. Zu weiteren zahlreichen Spezialgebieten gibt es Ergänzungen im Internet beim Verlag der amerikanischen Originalausgabe, die eine Vertiefung des Stoffes ermöglichen. Mit ca. 700 Übungsaufgaben eignet sich das Buch hervorragend zum Selbststudium sowie zur Begleitung einer entsprechenden Vorlesung. Die Übersetzung des Werkes übernahm Dr. Anna Schleitzer. Die Bearbeitung und Anpassung an Anforderungen deutscher Hochschulen wurde von Prof. Dr. G. Czycholl, Prof. Dr. W. Dreybrodt, Prof. Dr. C. Noack und Prof. Dr. U. Strohbusch durchgeführt. Dieses Team gewährleistet auch für die deutsche Fassung die wissenschaftliche Exaktheit und Stringenz des Originals.

Computational Inorganic and Bioinorganic Chemistry

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Author: Edward I. Solomon,Robert A. Scott,R. Bruce King

Publisher: Wiley

ISBN: 9780470699973

Category: Science

Page: 614

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Over the past several decades there have been major advances in our ability to computationally evaluate the electronic structure of inorganic molecules, particularly transition metal systems. This advancement is due to the Moore’s Law increase in computing power as well as the impact of density functional theory (DFT) and its implementation in commercial and freeware programs for quantum chemical calculations. Improved pure and hybrid density functionals are allowing DFT calculations with accuracy comparable to high-level Hartree-Fock treatments, and the results of these calculations can now be evaluated by experiment. When calculations are correlated to, and supported by, experimental data they can provide fundamental insight into electronic structure and its contributions to physical properties and chemical reactivity. This interplay continues to expand and contributes to both improved value of experimental results and improved accuracy of computational predictions. The purpose of this EIC Book is to provide state-of-the-art presentations of quantum mechanical and related methods and their applications, written by many of the leaders in the field. Part 1 of this volume focuses on methods, their background and implementation, and their use in describing bonding properties, energies, transition states and spectroscopic features. Part 2 focuses on applications in bioinorganic chemistry and Part 3 discusses inorganic chemistry, where electronic structure calculations have already had a major impact. This addition to the EIC Book series is of significant value to both experimentalists and theoreticians, and we anticipate that it will stimulate both further development of the methodology and its applications in the many interdisciplinary fields that comprise modern inorganic and bioinorganic chemistry. This volume is also available as part of Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 5 Volume Set. This set combines all volumes published as EIC Books from 2007 to 2010, representing areas of key developments in the field of inorganic chemistry published in the Encyclopedia of Inorganic Chemistry. Find out more.

Partielle Differentialgleichungen

Eine Einführung

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Author: Walter A. Strauss

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366312486X

Category: Mathematics

Page: 458

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Dieses Buch ist eine umfassende Einführung in die klassischen Lösungsmethoden partieller Differentialgleichungen. Es wendet sich an Leser mit Kenntnissen aus einem viersemestrigen Grundstudium der Mathematik (und Physik) und legt seinen Schwerpunkt auf die explizite Darstellung der Lösungen. Es ist deshalb besonders auch für Anwender (Physiker, Ingenieure) sowie für Nichtspezialisten, die die Methoden der mathematischen Physik kennenlernen wollen, interessant. Durch die große Anzahl von Beispielen und Übungsaufgaben eignet es sich gut zum Gebrauch neben Vorlesungen sowie zum Selbststudium.

Introducing Molecular Electronics

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Author: Gianaurelio Cuniberti,Giorgos Fagas,Klaus Richter

Publisher: Springer

ISBN: 9783540279945

Category: Science

Page: 518

View: 3641

Klaus von Klitzing Max-Planck-Institut fur ̈ Festk ̈ orperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569 Stuttgart, Germany Already many Cassandras have prematurely announced the end of the silicon roadmap and yet, conventional semiconductor-based transistors have been continuously shrinking at a pace which has brought us to nowadays cheap and powerful microelectronics. However it is clear that the traditional scaling laws cannot be applied if unwanted tunnel phenomena or ballistic transport dominate the device properties. It is generally expected, that a combination of silicon CMOS devices with molecular structure will dominate the ?eld of nanoelectronics in 20 years. The visionary ideas of atomic- or molecular-scale electronics already date back thirty years but only recently advanced nanotechnology, including e.g. scanning tunneling methods and mechanically controllable break junctions, have enabled to make distinct progress in this direction. On the level of f- damentalresearch,stateofthearttechniquesallowtomanipulate,imageand probechargetransportthroughuni-molecularsystemsinanincreasinglyc- trolled way. Hence, molecular electronics is reaching a stage of trustable and reproducible experiments. This has lead to a variety of physical and chemical phenomena recently observed for charge currents owing through molecular junctions, posing new challenges to theory. As a result a still increasing n- ber of open questions determines the future agenda in this ?eld.

Leiter, Halbleiter, Supraleiter - Eine Einführung in die Festkörperphysik

Für Physiker, Ingenieure und Naturwissenschaftler

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Author: Rudolf Huebener

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642348793

Category: Science

Page: 208

View: 3701

In der 2. Hälfte des vorigen Jahrhunderts erfuhr die Festkörperphysik und Materialwissenschaft einen großen Aufschwung und etablierte sich als wichtiges und eigenständiges Fach. Das vorliegende Buch gibt eine Einführung in die Grundlagen der Festkörperphysik, wobei auch die beteiligten Personen und ihr Umfeld beleuchtet werden. Der Schwerpunkt liegt bei den elektrischen und magnetischen Materialeigenschaften. Die Zielgruppe Das Buch richtet sich an Studenten im Fach Physik, Ingenieurwissenschaften und Materialwissenschaften bis zum Bachelor. Es kann durch seine anschaulichen Erklärungen und seinen didaktischen Ansatz auch als motivierende Vorstufe und unterstützendes Begleitwerk beim Studium anspruchsvollerer Lehrbücher der Festkörperphysik benutzt werden. Ein Grundlagenwerk für Studierende der Festkörperphysik und Anwender, die mit Leitern, Halbleitern oder Supraleitern umgehen. Geeignet zur Wiederholung und Prüfungsvorbereitung.​

Grundlagen der Photonik

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Author: Bahaa E. A. Saleh,Malvin Carl Teich

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 9783527406777

Category: Optoelectronics

Page: 1406

View: 2452

Schon die erste Auflage des englischen Lehrbuchs 'Fundamentals of Photonics' zeichnete sich durch seine ausgewogene Mischung von Theorie und Praxis aus, und deckte in detaillierter Darstellung die grundlegenden Theorien des Lichts ab. Es umfasste sowohl die Themen Strahlenoptik, Wellenoptik, elektromagnetische Optik, Photonenoptik, sowie die Wechselwirkung von Licht und Materie, als auch die Theorie der optischen Eigenschaften von Halbleitern. Die Photonik-Technologie hat eine rasante Entwicklung genommen seit der Publikation der ersten Ausgabe von 'Fundamentals of Photonics' vor 15 Jahren. Die nun vorliegende Zweite Auflage des Marksteins auf dem Gebiet der Photonik trägt mit zwei neuen und zusätzlichen Kapiteln den neuesten technologischen Fortschritten Rechnung: Photonische Kristalle sowie Ultrakurzpuls-Optik. Zudem wurden alle Kapitel gründlich überarbeitet und viele Abschnitte hinzugefügt, so z.B. über Laguerre-Gauss Strahlen, die Sellmeier-Gleichung, Photonenkristall-Wellenleiter, photonische Kristallfasern, Mikrosphären-Resonatoren, Optische Kohärenz Tomographie, Bahndrehimpuls des Photons, Bohrsche Theorie, Raman-Verstärker, rauscharme Avalanche-Photodioden, Abstimmkurven und Dispersions-Management.

Extended Density Functionals in Nuclear Structure Physics

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Author: G. A. Lalazissis,Peter Ring,D. Vretenar

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9783540210306

Category: Science

Page: 376

View: 8710

The experimental and theoretical investigation of nuclei far from the valley of beta-stability is the main subject of modern nuclear structure research. Although the most successful nuclear structure models are purely phenomenological, they nevertheless exploit basic properties of QCD at low energies. This book focuses on the current efforts to bridge the gap between phenomenology and the principles derived from QCD using the extended density functional approach which is based on the successful DFT methods to tackle similarly complex interacting systems in molecular and condensed matter physics. Conceived as a series of pedagogical lectures, this volume addresses researchers in the field as well as postgraduate students and non-specialized scientists from related areas who seek a high-level but accessible introduction to the subject.

Density Functional Theory

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Author: Gross

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780306449055

Category: Science

Page: 676

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Proceedings of a NATO Advanced Study Institute held in Il Ciocco, Italy, August 1993, to provide a forum where reports on the progress made and on the problems still unsolved could be sampled. The 15 main lectures address fundamental aspects; atoms, molecules, and clusters; and plasmas, liquids, and

Vorlesungen Über Gastheorie

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Author: Ludwig Boltzmann

Publisher: Wentworth Press

ISBN: 9780270046120

Category:

Page: 212

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This work has been selected by scholars as being culturally important, and is part of the knowledge base of civilization as we know it. This work was reproduced from the original artifact, and remains as true to the original work as possible. Therefore, you will see the original copyright references, library stamps (as most of these works have been housed in our most important libraries around the world), and other notations in the work. This work is in the public domain in the United States of America, and possibly other nations. Within the United States, you may freely copy and distribute this work, as no entity (individual or corporate) has a copyright on the body of the work. As a reproduction of a historical artifact, this work may contain missing or blurred pages, poor pictures, errant marks, etc. Scholars believe, and we concur, that this work is important enough to be preserved, reproduced, and made generally available to the public. We appreciate your support of the preservation process, and thank you for being an important part of keeping this knowledge alive and relevant.

Nanophysik und Nanotechnologie

Eine Einführung in die Konzepte der Nanowissenschaft

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Author: Edward L. Wolf

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527687386

Category: Technology & Engineering

Page: 328

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Noch hat das Motto “Alles muss kleiner werden” nicht an Faszination verloren. Physikern, Ingenieuren und Medizinern erschließt sich mit der Nanotechnologie eine neue Welt mit faszinierenden Anwendungen. E.L. Wolf, Physik-Professor in Brooklyn, N.Y., schrieb das erste einführende Lehrbuch zu diesem Thema, in dem er die physikalischen Grundlagen ebenso wie die Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie diskutiert. Mittlerweile ist es in der 3. Aufl age erschienen und liegt jetzt endlich auch auf Deutsch vor. Dieses Lehrbuch bietet eine einzigartige, in sich geschlossene Einführung in die physikalischen Grundlagen und Konzepte der Nanowissenschaften sowie Anwendungen von Nanosystemen. Das Themenspektrum reicht von Nanosystemen über Quanteneff ekte und sich selbst organisierende Strukturen bis hin zu Rastersondenmethoden. Besonders die Vorstellung von Nanomaschinen für medizinische Anwendungen ist faszinierend, wenn auch bislang noch nicht praktisch umgesetzt. Der dritten Aufl age, auf der diese Übersetzung beruht, wurde ein neuer Abschnitt über Graphen zugefügt. Die Diskussion möglicher Anwendungen in der Energietechnik, Nanoelektronik und Medizin wurde auf neuesten Stand gebracht und wieder aktuelle Beispiele herangezogen, um wichtige Konzepte und Forschungsinstrumente zu illustrieren. Der Autor führt mit diesem Lehrbuch Studenten der Physik, Chemie sowie Ingenieurwissenschaften von den Grundlagen bis auf den Stand der aktuellen Forschung. Die leicht zu lesende Einführung in dieses faszinierende Forschungsgebiet ist geeignet für fortgeschrittene Bachelor- und Masterstudenten mit Vorkenntnissen in Physik und Chemie. Stimmen zur englischen Vorauflage „Zusammenfassend ist festzustellen, dass Edward L. Wolf trotz der reichlich vorhandenen Literatur zur Nanotechnologie ein individuell gestaltetes einführendes Lehrbuch gelungen ist. Es eignet sich – nicht zuletzt dank der enthaltenen Übungsaufgaben – bestens zur Vorlesungsbegleitung für Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie auch spezieller nanotechnologisch orientierter Studiengänge.“ Physik Journal „... eine sehr kompakte, lesenswerte und gut verständliche Einführung in die Quantenmechanik sowie ihre Auswirkungen auf die Materialwissenschaften ...“ Chemie Ingenieur Technik