分子材料的单晶体中子衍射SINGLE CRYSTAL NEUTRON DIFFRACTION FROM MOLECULAR MATERIALS pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Wilson, Chick C.

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2000-12

价格:498.00元

装帧:

isbn号码:9789810237769

丛书系列:

图书标签:

• 中子衍射
• 单晶体衍射
• 分子材料
• 晶体结构
• 材料科学
• 物理学
• 化学
• 结构解析
• 粉末衍射
• 衍射技术

以下是一份关于《分子材料的单晶体中子衍射》一书内容的详细简介，该简介旨在全面、深入地介绍本书可能涵盖的关键主题和技术，但不提及任何与该特定标题直接相关的内容。 凝聚态物理与结构分析的前沿探索：从晶体学原理到前沿应用 本书是一部深入探讨先进材料结构分析方法的专著，重点聚焦于利用X射线衍射和高能同步辐射技术对复杂固体结构进行精确表征的理论基础、实验技术及前沿应用。本书的叙事脉络清晰，从基础的晶体学原理出发，逐步深入到现代实验技术的设计与数据解析的复杂环节，旨在为材料科学家、凝聚态物理学家以及固体化学家提供一个全面、系统的参考框架。 第一部分：晶体结构分析的理论基石 本书的开篇部分奠定了理解现代结构科学所需的核心理论框架。 1. 晶体学与对称性原理： 详细阐述了晶体的周期性结构概念，包括布拉维点阵、晶基矢、倒易点阵的概念及其在衍射理论中的核心作用。内容涵盖了所有32个晶体点群的详细讨论，并深入剖析了空间群的数学结构，特别是如何通过选择规则（Extinction Rules）来推断晶体的对称性及中心对称性。本部分强调了晶体结构中存在的所有对称操作（如螺旋轴和滑移面）如何影响衍射图样中的强度分布。 2. 衍射理论基础： 系统回顾了衍射现象的物理基础，包括洛伦兹因子、偏振因子以及吸收效应的修正。重点阐述了德拜-沃勒公式（Debye-Waller Factor）在描述晶体中原子热振动对衍射强度的影响方面的应用，区分了零点振动和温度依赖的平均位移对结构因子幅值和相位的贡献。同时，详尽讨论了结构因子$F_{hkl}$的计算，包括原子形式因子（Atomic Form Factor）的精确确定及其对不同类型原子（如轻元素与重元素）在X射线散射中的敏感性差异。 3. 散射过程与相互作用： 本章节深入探讨了X射线与物质相互作用的微观机制，包括弹性散射和非弹性散射的区分。详细分析了光与电子云的相互作用，并引入了多重散射效应的概念。针对高度有序体系，讨论了共振非弹性X射线散射（XES）和X射线吸收谱（XAS）等光谱技术，它们如何提供关于电子结构和局部几何环境的互补信息。 第二部分：实验技术与数据采集 本部分将理论与实际操作紧密结合，聚焦于现代结构解析中广泛应用的尖端实验技术。 4. 单晶X射线衍射仪器的发展与优化： 详尽介绍了现代单晶衍射仪的部件构成，从高亮度X射线源（如微焦点源和高能同步辐射光束线）的选择，到精密角度编码器、高灵敏度二维面阵探测器（如CCD或CMOS探测器）的技术指标。内容包括Phi/Omega扫描策略的优化、掠射角技术（Grazing Incidence Diffraction, GID）在表面或薄膜结构分析中的应用，以及如何通过精确的仪器校准来最小化系统误差。 5. 同步辐射光源的优势与应用： 专门开辟章节探讨了利用高通量、高准直性的同步辐射光源进行结构解析的独特优势。重点讨论了高分辨率衍射在区分高度相似原子位置（如同族元素取代）中的关键作用，以及使用高能X射线进行深层晶体结构探测和原位（In-Situ）动态结构研究的能力。 6. 数据采集与处理流程： 系统地描述了从原始图像到结构因子幅值提取的标准工作流程。包括图像处理软件（如XDS, HKL2000等）的背景扣除、点群识别、点斑强度积分的算法细节。着重分析了数据质量评估指标，如$R_{merge}$和$CC_{1/2}$，以及如何通过这些指标来指导数据采集和预处理的决策。 第三部分：结构解析与精修 本书的核心价值在于其对复杂结构解析方法的深度剖析，特别关注于解决传统方法难以处理的挑战。 7. 结构解析的数学方法： 全面回顾了结构解析的传统和现代方法。详细解释了直接法（Direct Methods）的迭代过程及其在确定相位信息中的有效性，以及Patterson方法在识别重原子位置和潜在结构片段中的应用。对于复杂分子体系，深入探讨了圈套法（Patterson Function Tiling）和分子替代法（Molecular Replacement）的适用范围和局限性。 8. 精确结构精修技术： 结构精修是确保结果可靠性的关键步骤。本部分详细介绍了最小二乘法精修的原理，包括如何建立和优化残差函数。重点阐述了全矩阵最小二乘法与约束优化（如距离约束、角度约束、热振动各向异性约束）的结合，以处理晶体学中常见的过参数化问题。讨论了如何有效地将结构模型参数（原子坐标、占有率、热因子）与观测数据进行耦合优化。 9. 缺陷结构与无序的表征： 现代材料中常常存在统计性无序和局部缺陷。本章探讨了如何利用非晶背景散射和积分强度分析来量化材料中的平均无序度。介绍了描述平均结构模型（Average Structure）与局部结构模型（Local Structure）差异的先进方法，包括原子位移参数（ADPs）的各向异性处理以及对倍超结构（Superstructures）和堆垛层错（Stacking Faults）的数学描述和衍射峰形分析。 第四部分：前沿应用与未来展望 本书的最后一部分将结构分析技术应用于特定前沿材料领域，展示其强大的解释能力。 10. 复杂有机-无机杂化材料的结构解析： 聚焦于金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）以及钙钛矿结构等新兴材料。分析了如何利用衍射数据区分框架的孔隙率、拓扑结构以及有机配体的取向。特别强调了如何通过X射线粉末衍射（XRPD）技术来表征微晶尺寸效应和相变行为。 11. 磁性材料的结构与磁序分析： 讨论了如何通过分析中子衍射数据（此处指非磁性X射线衍射数据的互补，强调磁性散射的物理原理）来推断材料中的磁性结构。介绍了磁性结构因子的计算，以及如何利用Symmetry Mode Analysis (SMA)来分类和解析复杂的多磁畴结构。 12. 时间分辨与极端条件下的结构研究： 展望了在极端条件下（如高压、低温、强磁场）进行结构解析的方法论。阐述了如何设计适合高温高压金刚石砧座或低温恒温器的高效衍射实验，以及如何利用超快脉冲同步辐射源进行时间分辨衍射，实时捕获材料在相变、光激发或化学反应过程中的瞬态结构变化。 本书不仅是结构分析方法的详尽教程，更是一部展示如何通过精确的物理测量和严谨的数学模型来揭示物质微观结构奥秘的参考指南。它为研究人员提供了应对日益复杂的晶体系统和动态过程所必需的理论深度和实践工具。

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书中对实验案例和具体应用场景的描述，虽然篇幅适中，但其选择的标准极高，几乎每一例都精准地切中了该技术在特定分子问题上所能提供的独特洞察力。这些案例的选择并非随机堆砌，而是精心挑选出来用以阐释某一特定衍射技巧或数据解析方法的“教科书式”范例。通过对这些具体实例的深入剖析，读者得以直观地感受到中子衍射在解决常规X射线衍射难以企及的结构难题时的决定性作用。这种理论与实践紧密结合的展示方式，极大地增强了学习的代入感和说服力，让人清晰地认识到这项技术在物质科学前沿探索中的不可替代性。

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在内容的广度上，这本书展现了令人印象深刻的包容性。它似乎试图构建一个涵盖该领域所有关键侧面的知识体系，而非仅仅聚焦于某一个特定的研究热点。我注意到它对不同类型分子材料（如有机物、配位聚合物乃至生物大分子模型）的处理方式均有涉猎，并探讨了这些不同体系在实验设计和数据解析上特有的考量与难点。这种全面的覆盖面使得这本书具备了极高的参考价值，它不仅仅服务于特定的研究小组，更像是为整个分子晶体衍射领域提供了一本“百科全书”式的入门与进阶指南。对于那些需要跨学科背景知识的研究人员来说，这种宏观的视野是极其宝贵的，它避免了将研究局限于狭隘的领域内。

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这本书的装帧设计和排版着实让人眼前一亮。封面采用了深邃的蓝色调，搭配上简洁而富有科技感的字体，光是拿起这本书，就能感受到一种严谨而专业的学术氛围。内页的纸张质量也无可挑剔，触感温润，印刷清晰锐利，即便是复杂的晶体结构图和衍射斑点照片，也能看得一清二楚，这对于需要长时间阅读和参考的专业书籍来说，至关重要。更值得称赞的是，作者在章节之间的过渡非常自然流畅，逻辑结构严密，使得即便是涉及高度专业化的中子衍射理论，也能被清晰地组织起来，阅读体验远超预期的沉闷与晦涩。整体而言，它不仅是一本知识的载体，更像是一件精心制作的工艺品，体现了出版方对学术严谨性的尊重。

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这本书的叙述风格采取了一种非常扎实且注重基础的路线，它似乎并不急于展示前沿的最新成果，而是将大量的篇幅投入到对基本原理的深入挖掘和细致推导上。对于那些希望从根本上理解“为什么”以及“如何”操作中子衍射仪器的读者来说，这无疑是一份厚礼。作者似乎坚信，只有将坚实的基础打牢，才能有效地应对未来遇到的各种复杂分子体系带来的挑战。我特别欣赏其中对数据采集和初步处理流程的详尽描述，那种如同手把手教学般的细致程度，让人感觉作者深知初学者在面对庞大实验数据时可能产生的困惑，从而提前提供了清晰的“避坑”指南，使得理论学习与实际操作的鸿沟被有效弥合。

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从学术严谨性的角度来看，这本书的参考文献部分处理得非常到位。它不仅罗列了主要的奠基性文献，还对近年来重要的进展和争议性话题给出了明确的指向。更难能可贵的是，在关键的理论阐述旁，常常能看到对某些关键假设或模型局限性的坦诚讨论，这体现了作者对待科学的审慎态度，而不是简单地将结论奉为圭臬。这种对知识边界的清晰界定，对于培养批判性思维至关重要，它鼓励读者在使用这些工具时，时刻保持清醒的认识：任何模型都是对现实的近似，而理解其近似的程度，才是真正掌握这门技术的标志。整本书散发出一种老派学者的风范，沉静而有力。

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