量子物理學是將量子熱原理應用到物理學中而形成的一門學科。 經過物理學家的努力，量子物理理論和估計方法在過去的六年里取得了長足的進步量子物理的應用論文，定性和定量地揭示了許多分子、原子和電子尺度的問題，已經受到了足夠的重視。 目前，量子物理已廣泛應用于物理學的各個分支以及生物、醫學、材料、環境、能源、軍事等領域。 取得了豐富的理論成果，對實際工作起到了很好的指導作用。 本文僅簡要介紹量子物理在材料、能源和生物大分子系統研究領域的原理和技術。
1.在材料科學中的應用
(1)在建筑材料中的應用
水泥是重要的建筑材料之一。 1993年，估計量子物理開始廣泛應用于多種水泥熟料礦物和水化產物體系的研究，解決了許多實際問題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產物相之一，它對水泥石的硬度起著關鍵作用。 Cheng Xin等人[1,2]研究了幾種鈣礬石相的熱硬度差異，假設材料的熱硬度由物理鍵的硬度決定。 據估算，含Ca鈣礬石、含Ba鈣礬石和含Sr鈣礬石的Al-O鍵水平基本相同，而含Sr鈣礬石和含Ba鈣礬石的Sr和Ba原子鍵水平則不同。與含Ca鈣礬石中的Sr-O和Ba-O共價鍵水平分別小于Ca原子鍵水平和Ca-O共價鍵水平相同，因此認為Sr和Ba硫氮化物的凝膠硬度低于硫鋁酸鈣的凝膠硬度[3]。
將量子物理理論和技術引入水泥物理領域是一個具有廣闊前景的研究課題。 它將幫助人們將分子的微觀結構與宏觀性能直接聯系起來，也為水泥材料的設計提供了新的途徑。 [3]。
(2)在金屬及合金材料中的應用
通過量子物理估計過渡金屬（Fe、Co、Ni）中氫雜質的超精細場和電子結構，以增加富含雜質的石原子的磁矩，這與實驗結果吻合得很好。 閔新民等[4]利用量子物理手段研究了三溴化鑭。 結果表明，LnF3中參與成鍵的Ln原子軌道順序為：d>f>p>s，結合能的估計值與實驗值的定性趨勢一致。 該方法也廣泛應用于金屬氧化物固體的電子結構和能譜的估計[5]。 又如，NbO2是在810℃發生相變（從金紅石型到四方體中心）的物質，也通過量子物理對NbO2在其低溫相的電子結構和能譜進行了估計和討論。 強調它與高溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質上的差異[6]。
量子物理因其精度高、計算機時間少而廣泛應用于材料科學，并取得了許多有意義的成果。 隨著量子物理方法的不斷建立和電子計算機的快速發展和普及，量子物理在材料科學中的應用范圍將不斷擴大，這將為材料科學的發展提供一條特別有意義的途徑[5]。
2.在能源研究中的應用
(1)在煤裂解反應機理和動力學性質方面的應用
煤炭是重要的能源之一。 近年來，隨著量子物理理論的發展以及量子物理估算方法和估算技術的進步，量子物理方法深入探索煤的結構與反應性之間的關系成為可能。
量子物理估計在煤模型分子裂解反應機理研究和反應方向預測方面有許多成功的例子。 例如，低級芳烴作為碳/碳復合材料碳前驅體的熱解機理研究已經取得了較為明確的研究成果。 。 從物理知識、程序中的半經驗方法 UAM1、UHF/3-21G* 級別的從頭計算方法和密度泛函/3-21G 構想所研究的低級芳烴可能的自由基裂解途徑* 方法估計設計路徑的熱力學和動力學。 通過理論估計方法得到的主反應路徑、熱力學變量和表觀活化能結果與實驗數據吻合較好，對煤熱解量子物理基礎的研究具有重要意義[7]。
(2)在鋰離子電池研究中的應用
鋰離子二次電池因其容量大、工作電流大、循環壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優點，被稱為“最有前途的物理電源”，廣泛應用于便攜式大型電子設備中。家電等規模裝備，并已開始向電動汽車、軍用潛艇、飛機、航空等領域發展。
鋰離子電池也稱為臺式電池。 電池的工作過程實際上就是Li+離子在正負極之間來回嵌入和脫嵌的過程。 因此，通過深化鋰的嵌入-脫嵌機制來進一步提高鋰離子電池的性能非常重要。 前等人。 [8]采用半經驗分子軌道方法作為模型碳結構研究了碳層之間鋰原子的插入反應。 鋰最有可能摻雜在碳環中心上方。 前等人。 等人[9]采用分子軌道方法研究了鋰摻雜的芳香碳化合物，結果表明，隨著鋰濃度的降低，鋰的離子性降低，暗示可能存在較高鋰摻雜態的Li。 -C和共價Li-Li的混合物。 [10]采用分子軌道估計方法研究了低結晶碳材料的鋰摻雜反應。 研究表明，鋰優先嵌入石墨層間反應中，然后摻雜到石墨層的不同部位[11]。
隨著人們對材料晶體結構認識的進一步深入和計算機發展水平的更高，相信量子物理原理在鋰離子電池上的應用將會更加廣泛、深入、更具指導意義。
3.在生物大分子系統研究中的應用
生物大分子系統的量子物理估計仍然是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子系統的理論研究具有重要意義。 因為量子物理可以在分子、電子層面對系統進行細致的理論研究，這是其他理論研究方法無法替代的。 因此，有必要利用量子物理學來研究這一生物大分子體系，以深入了解酶的催化、基因的復制和突變、藥物與受體之間的識別結合過程和作用方法等。 毫無疑問，這些研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用，甚至有目的地修飾酶的結構，設計合成人工酶； 它們可以闡明遺傳和變異的奧秘，從而調控基因的復制和突變，使之造福于人類； 根據抗生素與受體等的結合過程和作用特點，可以設計出高效、廣譜的新藥，可見利用量子物理研究生命現象是非常有意義的。
綜上所述，我們可以看出量子物理在材料、能源和生物大分子系統的研究中發揮著重要作用。 近十年來，由于電子計算機的快速發展和普及，量子物理計算變得更快、更方便。 可以預見，在不久的將來，量子物理將在更廣泛的領域發揮更加重要的作用。
參考：
[1] 程鑫. [論文]。 北京：材料科學與工程大學，北京理工大學，1994
[2] 程鑫，馮修吉． 北京理工大學學報，1995，17(4)：12
[3]李北興，程鑫。 建筑材料學報，1999，2（2）：147
[4] 閔新民量子物理的應用論文，沉爾忠，蔣元生等。 物理學報, 1990, 48(10): 973
[5]程鑫，陳亞明。 湖南建材大學學報，1994，8（2）：1
[6] 閔新民. 物理學報, 1992, 50(5): 449
[7] 王寶軍，張玉貴，秦玉紅，等。 煤焦轉化，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]馬明友，何澤強，熊立志等。量子物理原理在鋰離子電池研究中的應用。 安順學院學報, 2006, 27(3): 97