內容大鋼
水是自然界最豐富、最基本、最重要的物質，也是人類研究得最多卻又最不了解的物質。相對於宏觀層次上與社會問題密切相關的水資源、水污染、水利用等環境科學與工程研究，關於水的分子層次上的基礎科學研究才剛剛興起，目前還不為人所熟悉。孟勝、王恩哥編著的《水基礎科學理論與實驗》致力於介紹近年來在水基礎科學研究領域的一些重要進展，特彆著重於從分子層次上討論水及水與固體表面相互作用的理論和實驗研究。本書從物理學和化學基本知識出發，以水基礎科學研究中常用的理論計算方法和先進實驗技術為起點，主要闡述了水分子、水團簇、水層（包括表面上的水層和水的表面層）的原子結構、電子結構和基本物理性質，水在金屬、氧化物、鹽等典型固體表面的吸附和作用規律，以及水在受限條件下擴散、浸潤、分解及相變等現象的微觀過程和物理機制。這些內容為了解水基礎科學中的本質問題和最新進展提供了必要的基礎知識。
目錄
第1章 分子尺度上理解水的結構和作用
§1.1 神奇的水世界
§1.2 分子尺度的水
§1.3 水在表面上
參考文獻
第2章 常用的理論研究方法
§2.1 水基礎研究簡史及常用的理論方法
§2.2 水的經典模型
§2.3 第一性原理計算和密度泛函理論
§2.4 分子動力學模擬
參考文獻
第3章 常用的實驗研究方法
§3.1 水基礎研究實驗方法簡介
§3.2 高真空表面能譜分析
§3.3 掃描探針技術微觀表徵
§3.4 飛秒激光探測
§3.5 非線性光學技術
§3.6 同步輻射和中子散射
參考文獻
第4章 水分子、小團簇和體態水
§4.1 自由水分子和二聚體水分子的第一性原理計算
§4.2 從水二聚體到水?水相互作用模型勢
§4.3 一種新的水?水二體相互作用模型
§4.4 水團簇結構的實驗測量
§4.5 體態水的結構
參考文獻
第5章 水和表面相互作用的實驗研究
§5.1 表面上的單個水分子和小團簇
§5.2 表面水的花瓣和帶狀結構
§5.3 表面上水的單層和多層結構
§5.4 常溫常壓下表面水的結構
參考文獻
第6章 水在Pt（111）表面上的吸附
§6.1 單個水分子和水的小團簇吸附
§6.2 表面台階處的一維水鏈
§6.3 水的雙層和多層吸附
§6.4 表面上水結構的振動識別
參考文獻
第7章 水在金屬表面上吸附的一般規律
§7.1 水在Ru,Pd,Au等金屬表面的吸附
§7.2 水在Cu（110）等開放金屬表面的吸附
§7.3 水和金屬襯底相互作用的本質：電子觀點
§7.4 表面吸附氫鍵增強？
§7.5 表面浸潤的微觀判據
§7.6 表面上水結構的振動、轉化、分解和擴散
參考文獻
第8章 水在非金屬表面上的吸附規律
§8.1 簡單氧化物表面上水的吸附
§8.2 二氧化硅表面水層新結構
§8.3 石墨烯表面水吸附的嚴格計算
參考文獻
第9章 表面浸潤的宏觀和微觀圖像
§9.1 自然界的浸潤現象
§9.2 浸潤的經典模型
§9.3 原子尺度下的浸潤機制
§9.4 表面浸潤的實際應用
參考文獻
第10章 表面上的水合離子
§10.1 表面上K離子的二維水合圈
§10.2 二維水合圈的振動識別
§10.3 K,Na離子水合圈的不同結構和動態
參考文獻
第11章 食鹽溶解和成核的微觀過程
§11.1 食鹽表面上水的吸附
§11.2 食鹽溶解的微觀圖像
§11.3 固液界面處的食鹽結晶過程
參考文獻
第12章 冰的表面及表面序
§12.1 冰的結構
§12.2 冰的表面序
§12.3 冰表面氫指向的結構相變
§12.4 冰表面的空位
§12.5 冰表面的吸附
參考文獻
第13章 水中H的量子化行為
§13.1 體態水中的量子行為
§13.2 受限水中的量子行為
§13.3 表面水二聚體的量子擴散
§13.4 表面氫鍵的量子性
參考文獻
第14章 表面限制下的水相變
§14.1 納米管中的水相變
§14.2 單層水的相變
§14.3 壓力誘導的水相變
參考文獻
第15章 總結和展望
後記
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