Nanophysics, Nanoclusters And Nanodevices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Gehar, Kimberly S. (EDT)

出品人:

页数:293

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9781594548529

丛书系列:

图书标签:

• Nanophysics
• Nanoclusters
• Nanodevices
• Nanotechnology
• Materials Science
• Physics
• Condensed Matter Physics
• Nanoscience
• Quantum Physics
• Applied Physics

先进材料科学前沿：从原子尺度到宏观应用 本书籍简介： 本卷聚焦于当代材料科学中极具活力和革命性的研究领域，旨在为读者提供对高温超导材料、拓扑绝缘体、自旋电子学以及仿生与智能材料的深入洞察与全面梳理。本书的结构设计旨在弥合基础理论与前沿实验技术之间的鸿沟，特别强调了这些新兴材料在能源、信息技术和生物医学领域中的潜在转化应用。全书内容严格聚焦于宏观性能调控、界面效应研究以及新型功能集成，完全避开了纳米尺寸颗粒、量子点或传统半导体器件物理等主题。 第一部分：极端条件下的电子行为——高温超导与强关联体系 本部分深入探讨了铜氧化物、铁基化合物等复杂体系中的高温超导现象。我们详尽分析了非传统的配对机制、赝能隙的起源以及载流子浓度与临界温度之间的复杂关系。重点关注如何通过晶格畸变、应力工程以及界面异质结构来稳定和增强超导态。 超导机理的深入剖析： 本章超越了传统的BCS理论框架，详细阐述了磁阻挫、多轨道竞争以及电子-声子耦合在非常规超导中的作用。我们审视了涡旋动力学在不同晶体结构中的表现，并探讨了利用高压技术来诱导或稳定新型超导相的可能性。 强关联电子系统的热力学与输运： 聚焦于莫特绝缘体向金属的转变，以及在接近量子临界点时的奇异输运性质。内容涵盖了电荷密度波（CDW）的竞争、磁有序与超导的共存，以及如何通过精确控制材料的化学计量比来调控这些复杂电子态的稳定区域。 界面工程在超导薄膜中的应用： 探讨了通过分子束外延（MBE）或脉冲激光沉积（PLD）技术制备的超导异质结。分析了界面电子态的重构如何影响临界电流密度和磁通钉扎效率，并讨论了如何在器件结构中利用这些界面效应来提高高温超导体的实际应用性能。 第二部分：拓扑电子学与量子信息基础 本部分集中讨论了拓扑绝缘体、拓扑半金属以及磁性拓扑材料的独特电子结构和体边异质性。本书侧重于这些材料的宏观表征手段及其在新型传感和低功耗电子学中的应用潜力，而非微观尺寸的量子效应。 拓扑性质的宏观测量： 详细介绍了如何利用角分辨光电子能谱（ARPES）以外的宏观输运测量技术（如霍尔效应、磁化率测量）来识别和量化拓扑表面态或边缘态的存在。重点分析了体态杂质掺杂对拓扑保护态的退激发效应。 新型拓扑材料的发现与分类： 涵盖了Weyl和Dirac半金属的分类学，以及如何通过外部刺激（如压力、应变）来诱导拓扑相变。讨论了手性异常和宇称-时间（PT）对称性在这些材料中的体现。 拓扑材料在磁性存储中的集成： 探讨了如何将拓扑绝缘体与铁磁体结合，实现自旋-轨道矩（SOT）效应的增强。分析了利用领域壁运动和磁化翻转来实现高能效磁随机存取存储器（MRAM）的原理，关注的是材料的整体磁学响应。 第三部分：自旋电子学与非易失性存储 本部分致力于自旋电子学的前沿研究，特别是如何利用材料的磁性和轨道矩来实现高效的自旋注入、操控和检测。关注点集中在新型磁性层和界面效应上，而非纳米尺寸的结构限制。 磁隧道结（MTJ）的性能优化： 深入研究了高TMR（隧道磁阻）比背后的物理机制，包括界面电子态的匹配和氧化势垒的精确控制。讨论了利用铁电材料或应变工程来调控MTJ的开关特性，实现低电压操作。 非局域自旋阀和自旋霍尔效应： 详述了重金属/铁磁体异质结构中的反向自旋霍尔效应（ISHE）和自旋泵浦效应。重点分析了如何通过界面间自旋散射和轨道耦合来最大化自旋电流的产生和传输效率，应用于自旋波逻辑器件。 磁性斯格明子（Skyrmions）的动力学： 尽管斯格明子本身尺度很小，本章侧重于如何通过宏观电场、电流密度以及温度梯度来驱动和稳定这些拓扑磁结构。分析了斯格明子阵列中的集体动力学以及如何将其用于信息传输和存储，着重于材料本身的磁拓扑性质。 第四部分：仿生、响应性与智能材料系统 本部分将视角转向复杂功能集成，探讨如何借鉴生物系统设计原则，开发对外界刺激具有高灵敏度和可逆响应的宏观尺度功能材料系统。 形状记忆与应力传感材料： 详尽分析了金属间化合物（如Ni-Ti系合金）的经典马氏体相变机制，以及如何通过热处理和预应变来调控其记忆效应和超弹性极限。探讨了利用电阻或电阻抗变化进行应力无损检测的技术。 电活性聚合物与电润湿现象： 聚焦于离子聚合物-金属复合材料（IPMCs）和介电弹性体（DEs）的驱动原理。分析了在高电压下，这些材料如何实现大应变变形，以及它们在软体驱动器、人工肌肉和可穿戴传感设备中的实际集成挑战。 化学传感与气体响应性材料： 讨论了高表面积氧化物半导体和导电聚合物在环境监测中的应用。重点分析了气体分子吸附导致的费米能级移动和宏观电阻变化之间的定量关系，以及如何设计选择性更高的传感膜层。 本书籍的深度和广度，使其成为材料研究人员、高级工程师以及致力于将基础物理发现转化为高性能工程解决方案的专业人士的宝贵参考资料。全书的叙述风格严谨、侧重于物理机制和工程实现，清晰地勾勒出当前材料科学中尚未被纳米尺度概念主导的、极具前景的研究方向。

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