Carbon Nanotechnology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Dai, Liming 编

出品人:

页数:750

译者:

出版时间:2006-5

价格:$ 293.80

装帧:HRD

isbn号码:9780444518552

丛书系列:

图书标签:

碳纳米技术
纳米材料
纳米科学
碳纳米管
富勒烯
石墨烯
材料科学
纳米技术应用
电子材料
生物医学材料

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具体描述

Nanotechnology is no longer a merely social talking point and is beginning to affect the lives of everyone. Carbon nanotechnology as a major shaper of new nanotechnologies has evolved into a truly interdisciplinary field, which encompasses chemistry, physics, biology, medicine, materials science and engineering. This is a field in which a huge amount of literature has been generated within recent years, and the number of publications is still increasing every year. "Carbon Nanotechnology" aims to provide a timely coverage of the recent development in the field with updated reviews and remarks by world-renowned experts. It is intended to be an exposition of cutting-edge research and development rather than a kind of conference proceeding, "Carbon Nanotechnology" will be very useful not only to experienced scientists and engineers, who wish to broaden their knowledge of the wide-ranging nanotechnology and/or to develop practical devices, but also to graduate and senior undergraduate students who look to make their mark in this field of the future. It is a comprehensive treatment from materials chemistry and structure-property to practical applications. It offers an in-depth analysis of various carbon nanotechnologies from both fundamental and practical perspectives. It is an easily accessible assessment of the materials properties and device performances based on all of the major classes of carbon nanomaterials, including: carbon fiber; diamond; C60; and carbon nanotubes. It is a concise compilation of the practical applications of carbon nanotechnologies from polymer-carbon nanocomposites to sensors, electron emitters, and molecular electronics.

熔融的边界：新材料科学的拓扑学转向作者：阿尔伯特·凡德霍夫出版社：环球科学文献出版社出版年份： 2024年 --- 内容简介本书《熔融的边界：新材料科学的拓扑学转向》并非一部关于特定纳米尺度结构的教科书，而是对当代材料科学基础理论框架进行深刻反思和重构的学术专著。本书的核心论点在于，传统基于能量最小化和晶格缺陷理论构建的材料性能预测模型，已在面对超构材料、拓扑绝缘体以及极端环境下的复杂界面时遭遇瓶颈。作者主张，引入高阶微分几何、代数拓扑学中的同调理论和非交换几何的工具，是理解和设计下一代功能材料的关键。本书分为五个主要部分，层层递进，构建了一个全新的材料“形态动力学”视角。第一部分：从布拉维到贝蒂：几何语言的回归本部分首先回顾了固体物理学的发展脉络，从晶体的周期性（布拉维格子）到其电子结构（布洛赫定理）。然而，作者迅速指出，这种周期性在现实的非平衡态材料中往往是局域的、暂时的，甚至是统计学上的表象。作者提出了“拓扑势能面（Topological Potential Landscape, TPL）”的概念，用以替代传统的哈密顿量框架来描述材料的宏观稳定态。TPL 不是一个能量函数的简单图像，而是材料在相变过程中其内在对称性保护的几何结构。书中详尽探讨了如何利用庞加莱不变式来识别和分类材料在相图中的“非平凡”区域，即那些无法通过连续形变映射到平庸（trivial）状态的结构。重点章节包括对晶体缺陷的拓扑描述：位错不再被视为简单的应力集中点，而是描述空间曲率的“荷（Charges）”的载体。第二部分：同调群与电子拓扑不变量这是全书最具原创性的部分，探讨了如何利用代数拓扑学工具来揭示材料的内在电子结构特性。作者借鉴了代数K理论和奇异同调理论，构建了一种新的“电子拓扑不变量（Electronic Topological Invariants）”体系。传统的能带理论依赖于布里渊区的周期性，而本书则关注能带交错（Band Crossings）和简并点（Degeneracy Points）在动量空间中的拓扑性质。书中详细推导了： 1. 陈数（Chern Number）的材料学解释：阐释了陈数如何量化了电子流的非局域（non-local）响应，并将其与霍尔效应的精确数值联系起来，超越了传统量子霍尔效应模型的限制，使其适用于反常霍尔材料。 2. Z2 拓扑不变量在无自旋轨道耦合（SOC）体系中的应用：虽然SOC在传统理论中是关键，本书通过引入时间反演对称性（Time Reversal Symmetry, TRS）的代数表示，展示了如何在理论上预测和构建具有保护性边界态的材料，即使在没有强SOC的情况下也能实现拓扑保护。作者引入了“非阿贝尔霍姆比（Non-Abelian Homology）”的概念，初步探讨了它们在预测具有分数量子霍尔效应的低维异质结构中，特定准粒子激发（如任意子）存在性的可能性。第三部分：界面与拓扑边界态的“剪切” 材料的宏观功能往往由其界面特性决定，但界面本质上是两种不同拓扑相之间的“裂缝”。本部分专注于研究这种“剪切”过程如何产生受保护的边缘模式。书中提出了“界面拓扑荷守恒”的原理。当两种不同拓扑材料接触时，它们之间的电子态必须满足一个边界条件，这个条件表现为界面两侧拓扑不变量的特定关系。一个关键的应用是拓扑绝缘体/拓扑绝缘体异质结的设计。作者详细分析了界面处的“拓扑相变”，并引入了高斯-邦尼特定理（Gauss-Bonnet Theorem）的类比——“界面曲率定理”——来预测在弯曲或扭曲的界面上，保护态的能量和速度如何发生修正。这为理解极端形变下的纳米器件的稳定性提供了几何工具。第四部分：非晶态、无序与概率几何现实中的材料很少是完美的晶体。本书的第四部分挑战了晶体周期性假设，将目光投向了无序系统和非晶材料。这里，拓扑学提供了一种处理“模糊”结构的方法。作者没有试图为每个无序原子都分配一个精确位置，而是引入了“概率拓扑密度（Probabilistic Topological Density）”。通过对大量构象进行蒙特卡洛模拟，本书采用持续同调（Persistent Homology）分析，来识别在不同尺度上统计学上稳定存在的“洞”或“环”，即使在局部结构不断变化的情况下。这使得研究者能够： 1. 量化无序材料中，哪些局部结构是随机波动，哪些是维持材料宏观特性的拓扑骨架。 2. 设计新型玻璃和高熵合金，通过控制其拓扑骨架的连接性，来调控其机械韧性（如抗裂纹扩展能力）。第五部分：超越传统维度的材料设计：高维嵌入与拓扑量子计算的基石本书的最后一部分具有前瞻性，探讨了如何利用高维几何概念来指导材料的合成，尤其是针对拓扑量子计算的应用。作者提出，设计具有“高阶拓扑性质”的材料（如三维中具有一维边缘态的材料，或二维中具有零维角的态），需要在其嵌入空间而非仅仅其物理三维空间中去理解其对称性。书中介绍了“Clifford代数”在描述拓扑材料中自旋-轨道耦合和时间反演对称性之间复杂交互关系中的威力。最后，通过对马约拉纳费米子阵列中特定“手性”配置的拓扑学分析，本书为未来利用固态系统实现具有非交换统计的准粒子提供了严谨的数学基础。 --- 本书特色：《熔融的边界》是一本面向理论物理学家、高级材料科学家和数学物理研究者的挑战性读物。它要求读者具备扎实的线性代数和群论基础，并敢于将抽象的数学概念应用于具体的物质世界。它不提供现成的“如何制造”的配方，而是提供了“为何如此”的深刻几何洞察，预示着材料科学研究范式从能量最小化向拓扑保护转变的必然趋势。