量子物理学是将量子热原理应用到物理学中而形成的一门学科。 经过物理学家的努力，量子物理理论和估计方法在过去的六年里取得了长足的进步量子物理的应用论文，定性和定量地揭示了许多分子、原子和电子尺度的问题，已经受到了足够的重视。 目前，量子物理已广泛应用于物理学的各个分支以及生物、医学、材料、环境、能源、军事等领域。 取得了丰富的理论成果，对实际工作起到了很好的指导作用。 本文仅简要介绍量子物理在材料、能源和生物大分子系统研究领域的原理和技术。
1.在材料科学中的应用
(1)在建筑材料中的应用
水泥是重要的建筑材料之一。 1993年，估计量子物理开始广泛应用于多种水泥熟料矿物和水化产物体系的研究，解决了许多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的硬度起着关键作用。 Cheng Xin等人[1,2]研究了几种钙矾石相的热硬度差异，假设材料的热硬度由物理键的硬度决定。 据估算，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键水平基本相同，而含Sr钙矾石和含Ba钙矾石的Sr和Ba原子键水平则不同。与含Ca钙矾石中的Sr-O和Ba-O共价键水平分别小于Ca原子键水平和Ca-O共价键水平相同，因此认为Sr和Ba硫氮化物的凝胶硬度低于硫铝酸钙的凝胶硬度[3]。
将量子物理理论和技术引入水泥物理领域是一个具有广阔前景的研究课题。 它将帮助人们将分子的微观结构与宏观性能直接联系起来，也为水泥材料的设计提供了新的途径。 [3]。
(2)在金属及合金材料中的应用
通过量子物理估计过渡金属（Fe、Co、Ni）中氢杂质的超精细场和电子结构，以增加富含杂质的石原子的磁矩，这与实验结果吻合得很好。 闵新民等[4]利用量子物理手段研究了三溴化镧。 结果表明，LnF3中参与成键的Ln原子轨道顺序为：d>f>p>s，结合能的估计值与实验值的定性趋势一致。 该方法也广泛应用于金属氧化物固体的电子结构和能谱的估计[5]。 又如，NbO2是在810℃发生相变（从金红石型到四方体中心）的物质，也通过量子物理对NbO2在其低温相的电子结构和能谱进行了估计和讨论。 强调它与高温NbO2及其等电子化合物VO2在性质上的差异[6]。
量子物理因其精度高、计算机时间少而广泛应用于材料科学，并取得了许多有意义的成果。 随着量子物理方法的不断建立和电子计算机的快速发展和普及，量子物理在材料科学中的应用范围将不断扩大，这将为材料科学的发展提供一条特别有意义的途径[5]。
2.在能源研究中的应用
(1)在煤裂解反应机理和动力学性质方面的应用
煤炭是重要的能源之一。 近年来，随着量子物理理论的发展以及量子物理估算方法和估算技术的进步，量子物理方法深入探索煤的结构与反应性之间的关系成为可能。
量子物理估计在煤模型分子裂解反应机理研究和反应方向预测方面有许多成功的例子。 例如，低级芳烃作为碳/碳复合材料碳前驱体的热解机理研究已经取得了较为明确的研究成果。 。 从物理知识、程序中的半经验方法 UAM1、UHF/3-21G* 级别的从头计算方法和密度泛函/3-21G 构想所研究的低级芳烃可能的自由基裂解途径* 方法估计设计路径的热力学和动力学。 通过理论估计方法得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能结果与实验数据吻合较好，对煤热解量子物理基础的研究具有重要意义[7]。
(2)在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因其容量大、工作电流大、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被称为“最有前途的物理电源”，广泛应用于便携式大型电子设备中。家电等规模装备，并已开始向电动汽车、军用潜艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池也称为台式电池。 电池的工作过程实际上就是Li+离子在正负极之间来回嵌入和脱嵌的过程。 因此，通过深化锂的嵌入-脱嵌机制来进一步提高锂离子电池的性能非常重要。 前等人。 [8]采用半经验分子轨道方法作为模型碳结构研究了碳层之间锂原子的插入反应。 锂最有可能掺杂在碳环中心上方。 前等人。 等人[9]采用分子轨道方法研究了锂掺杂的芳香碳化合物，结果表明，随着锂浓度的降低，锂的离子性降低，暗示可能存在较高锂掺杂态的Li。 -C和共价Li-Li的混合物。 [10]采用分子轨道估计方法研究了低结晶碳材料的锂掺杂反应。 研究表明，锂优先嵌入石墨层间反应中，然后掺杂到石墨层的不同部位[11]。
随着人们对材料晶体结构认识的进一步深入和计算机发展水平的更高，相信量子物理原理在锂离子电池上的应用将会更加广泛、深入、更具指导意义。
3.在生物大分子系统研究中的应用
生物大分子系统的量子物理估计仍然是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子系统的理论研究具有重要意义。 因为量子物理可以在分子、电子层面对系统进行细致的理论研究，这是其他理论研究方法无法替代的。 因此，有必要利用量子物理学来研究这一生物大分子体系，以深入了解酶的催化、基因的复制和突变、药物与受体之间的识别结合过程和作用方法等。 毫无疑问，这些研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用，甚至有目的地修饰酶的结构，设计合成人工酶； 它们可以阐明遗传和变异的奥秘，从而调控基因的复制和突变，使之造福于人类； 根据抗生素与受体等的结合过程和作用特点，可以设计出高效、广谱的新药，可见利用量子物理研究生命现象是非常有意义的。
综上所述，我们可以看出量子物理在材料、能源和生物大分子系统的研究中发挥着重要作用。 近十年来，由于电子计算机的快速发展和普及，量子物理计算变得更快、更方便。 可以预见，在不久的将来，量子物理将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
参考：
[1] 程鑫. [论文]。 北京：材料科学与工程大学，北京理工大学，1994
[2] 程鑫，冯修吉． 北京理工大学学报，1995，17(4)：12
[3]李北兴，程鑫。 建筑材料学报，1999，2（2）：147
[4] 闵新民量子物理的应用论文，沉尔忠，蒋元生等。 物理学报, 1990, 48(10): 973
[5]程鑫，陈亚明。 湖南建材大学学报，1994，8（2）：1
[6] 闵新民. 物理学报, 1992, 50(5): 449
[7] 王宝军，张玉贵，秦玉红，等。 煤焦转化，2003，26(1)：1
[8] AgoH,,, et al.Bull.Chem.Soc.Jpn., 1997, 70: 1717
[9] AgoH，加藤M，。 等，1999，146 (4)：1262
[10],,.98, 43(21-22):3127
[11]马明友，何泽强，熊立志等。量子物理原理在锂离子电池研究中的应用。 安顺学院学报, 2006, 27(3): 97