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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Bard, Allen J./ Stratmann, Martin (EDT)/ Schafer, H. J. (EDT)

出品人:

页数:653

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527304004

丛书系列:

图书标签:

• Electrochemistry
• Electrochemical Methods
• Electrodes
• Electrolytes
• Corrosion
• Batteries
• Fuel Cells
• Electrodeposition
• Surface Chemistry
• Analytical Chemistry

物质世界的深层探索：材料科学与凝聚态物理前沿 本书旨在为读者提供一个关于现代材料科学和凝聚态物理学领域最新进展的全面、深入的概览。 本书并非关注电化学过程的经典教科书，而是将焦点投向物质在原子、分子尺度上的结构、性能及其在极端条件下的响应，尤其侧重于新型功能材料的设计、合成与表征，以及对复杂量子现象的理论理解。 第一部分：先进功能材料的合成与结构调控 本部分深入探讨了当前材料科学领域中几个最具活力的研究方向。我们首先聚焦于低维纳米材料的精确控制合成。从量子点（Quantum Dots）的尺寸依赖性光电特性，到二维材料（如石墨烯的衍生物、过渡金属硫化物等）的缺陷工程和异质结构建，书中详细阐述了化学气相沉积（CVD）、溶液法合成以及模板辅助生长等关键技术。特别地，我们分析了如何通过精确控制生长条件来调控这些材料的电子带结构和表面活性位点，这对于开发下一代高性能传感器和光电器件至关重要。 随后，我们将目光投向高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs） 和复杂陶瓷体系。与传统合金学基于单一主元的设计范式不同，HEAs 提供了在极端温度和高应力环境下保持优异机械性能的新途径。书中详细解析了统计热力学对高熵合金的稳定性和微观结构演化的影响，并介绍了利用机器学习辅助筛选具有特定拓扑结构的复杂晶格的设计策略。在陶瓷领域，我们重点讨论了锆酸铋（Bismuth Titanate）类压电材料和新型高温超导陶瓷的非化学计量学对晶格缺陷和电荷输运的影响机制。 第二部分：凝聚态物理学的量子现象与输运机制 本部分将理论物理的严谨性与实验观测紧密结合，探讨了影响现代电子设备性能的根本物理原理。 拓扑物态 是本部分的核心内容之一。书中详尽解释了拓扑绝缘体（Topological Insulators）的表面态的内在起源——自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）的相对强度与晶体对称性。我们不仅重温了基础的 Chern 数和 $mathbb{Z}_2$ 不变量，更侧重于三维拓扑绝缘体与磁性杂质结合后出现的手性磁通量（Chiral Magnons） 及其在信息存储中的潜在应用。此外，我们还探讨了莫尔几何（Moiré Physics） 在双层石墨烯等堆叠结构中诱导出的“魔角”超导现象，并从能带重构的角度解释了这些奇异的集体激发态。 在电子输运方面，我们超越了传统的玻尔兹曼方程框架，深入研究了非平衡态下的电荷与自旋动力学。对自旋霍尔效应（Spin Hall Effect, SHE） 和逆自旋霍尔效应（Inverse Spin Hall Effect, ISHE） 的阐述细致入微，着重分析了其在材料内部的散射机制（如自旋轨道耦合散射与磁性杂质散射的竞争）。针对自旋电子学的前沿需求，书中还介绍了如何通过自旋泵浦（Spin Pumping） 技术实现有效产生和探测纯自旋流，为开发低功耗自旋逻辑器件奠定理论基础。 第三部分：极端条件下的物质响应与表征技术 现代材料研究往往需要在超越常温常压的条件下进行，以揭示物质的固有属性。本部分侧重于高压物理、强磁场下的量子效应以及先进表征工具的应用。 高压物理 章节详细介绍了金刚石对顶砧（Diamond Anvil Cell, DAC）技术，并探讨了在兆帕级压力下材料相变的规律。我们分析了氢化物（如硫化氢、镧系氢化物）在极高压力下诱导出的近室温超导现象，并从电子-声子耦合（Electron-Phonon Coupling）强度随晶格刚度的变化来量化超导转变温度的提升机制。 在强磁场物理 领域，书中着重讨论了朗道能级（Landau Levels）的形成及其在二维电子气中的量子振荡现象（如德哈斯-范阿尔芬效应）。我们利用量子化的霍尔电导率来推导材料的有效质量和费米面结构，并比较了传统超导材料在强磁场下的涡旋态（Vortex States）与新型拓扑超导体中的非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）的理论预测与实验迹象。 最后，本书用一章的篇幅专门介绍了尖端材料表征技术 的最新发展。这包括同步辐射光源（Synchrotron Radiation）在X射线吸收精细结构（XAFS）和光电子能谱（XPS）中的应用，如何用于确定材料的局部结构和化学态。此外，对扫描隧道显微镜（STM） 在原子尺度成像和局域态密度（LDOS）测量的应用进行了深入讲解，尤其是如何利用STM尖端功能化实现对特定分子吸附态的探查。 总结而言，本书构建了一个从原子层面的结构设计到宏观量子现象理解的完整知识体系，是从事凝聚态物理、固体物理、纳米技术及功能材料开发领域研究人员和高年级学生的宝贵参考资料。 它强调跨学科的联系，聚焦于如何利用基础物理原理来驱动下一代信息技术、能源转换和高性能结构材料的创新。

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