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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Schwoerer, Markus/ Wolf, Hans Christoph

出品人:

页数:438

译者:

出版时间:2007-3

价格:965.00

装帧:Pap

isbn号码:9783527405404

丛书系列:

图书标签:

• 聚合物
• 物理
• 有机化学
• Chemistry
• 有机分子固体
• 有机半导体
• 材料科学
• 物理化学
• 晶体结构
• 薄膜技术
• 电子材料
• 光电材料
• 分子电子学
• 有机电子学

固体物理学导论：从晶体到无定形结构 作者： [此处留空，或填写作者姓名] 出版年份： [此处留空] 出版社： [此处留空] --- 内容概述 本书旨在为学习固体物理学的初学者提供一个全面且深入的入门指南，重点关注晶体结构的基本原理、电子输运现象的微观机制，以及材料热学和电磁学特性的宏观体现。本书严格遵循从基本概念到复杂模型的递进式教学方法，避免了对特定有机分子或分子间作用力的深入探讨，而是将焦点置于描述固体物质普遍规律的理论框架之上。 全书内容组织严谨，分为五个主要部分：晶体结构与晶格动力学、电子能带理论基础、输运性质的经典与量子描述、磁性与介电现象，以及缺陷与非晶态材料的初步探讨。 第一部分：晶体结构与晶格动力学（约 350 字） 本部分是理解所有固体材料的基础。我们从宏观描述开始，引入晶体的概念，并详细阐述了布拉维点阵、晶胞、晶向和晶面指数（米勒指数）的精确定义与计算方法。重点解析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方最密堆积（HCP）等常见晶系的几何特性，并教授如何通过X射线衍射（XRD）分析来确定未知晶体的结构参数。 随后，内容转向晶格的动力学行为。我们将介绍原子在晶格中的周期性势场，并推导出牛顿运动方程在晶格振动中的应用。核心在于晶格振动模式的量子化——声子的概念。通过描述一维和三维晶格中的色散关系（$omega(q)$），解释声子如何充当热能的载体。我们详细推导了德拜（Debye）模型，用以精确计算低温下的比热容，并讨论了晶格热导率的微观机制，包括声子-声子散射（Umklapp过程）对热阻的贡献。本部分内容完全基于晶格的原子排列和振动，不涉及分子间范德华力或共价键的特定细节。 第二部分：电子能带理论基础（约 400 字） 本部分是现代固体物理学的核心，专注于电子在周期性势场中的行为。我们从对自由电子模型的修正开始，引入布洛赫定理（Bloch Theorem），这是理解电子在晶体中运动的关键。通过求解薛定谔方程在周期性势场下的解，我们推导出能带结构的形成原理——能带与禁带的出现。 教材深入探讨了关键概念，例如有效质量（$m^$）的定义及其对电子输运的影响，以及费米面（Fermi Surface）在动量空间中的几何意义。内容涵盖了布里渊区（Brillouin Zone）的概念及其对能带结构计算的重要性。我们利用紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）和近自由电子近似（Nearly Free Electron Approximation）来定性预测不同晶格结构下能带的宽度和分离度。 本书明确区分了金属、半导体和绝缘体这三类材料的能带图特征，强调了费米能级在禁带中的位置是决定其导电特性的根本因素。此外，还简要介绍了第一性原理计算（如DFT方法）在预测能带结构中的作用，但所有讨论均围绕无机晶体和半导体材料的通用能带理论展开。 第三部分：电学输运性质的描述（约 350 字） 本部分将理论与实验现象联系起来，探讨电荷载流子在晶体中的迁移规律。我们首先从玻尔兹曼输运方程出发，在放松时间近似下，推导出电导率的经典表达式，并计算了电子和空穴的迁移率。 在量子力学层面，我们侧重于载流子的散射机制。详细分析了不同温度下影响电阻率的主要因素：晶格振动散射（声子散射）和杂质散射（缺陷散射）。通过Matthiessen定则量化了这些贡献。 对于半导体材料，本部分进行了深入的讨论。这包括了掺杂的概念，即施主和受主杂质的引入如何改变本征载流子浓度，并详细分析了费米能级在禁带内的移动。我们推导了载流子浓度随温度变化的精确关系，并解释了PN结的形成及其在整流和放大中的基本原理。所有关于载流子的讨论都限定于硅、锗等典型无机半导体的宏观电学行为。 第四部分：磁性与介电现象（约 250 字） 本部分关注固体材料对外加电场和磁场的响应。在介电方面，我们分析了电极化（Polarization）的微观起源，区分了电子极化、离子极化和取向极化。我们推导了相对介电常数与电极化率的关系，并讨论了铁电性（Ferroelectricity）的产生条件，即材料中自发电偶极矩的存在和畴结构。 在磁学方面，我们从朗之万（Langevin）理论出发，系统地考察了抗磁性（Diamagnetism）的电子轨道运动起源，以及顺磁性（Paramagnetism）的原子磁矩随机取向现象。核心内容在于对晶体场理论的引入，以解释过渡金属离子中未成对电子的能级分裂。随后，本书详细阐述了铁磁性（Ferromagnetism）的微观机制——交换相互作用（Exchange Interaction），并讨论了磁畴的形成、居里温度（Curie Temperature）的概念，以及磁滞回线的测量与分析。对有机磁性材料或自旋电子学中更精细的分子间耦合不予探讨。 第五部分：晶格缺陷与非晶态结构初步（约 200 字） 最后一部分简要概述了完美晶体之外的结构偏差及其对材料性质的显著影响。我们分类介绍了点缺陷（如空位、间隙原子、取代杂质）的热力学形成能，并分析了它们如何作为散射中心影响电导率。线缺陷（位错）对材料机械强度的关键作用也被提及。 此外，本书还提供了非晶态固体（无定形固体）的初步视角。与有序晶体形成鲜明对比，我们讨论了无定形结构缺乏长程有序性的特点，并介绍了玻璃化转变温度（Tg）的概念。我们将非晶态材料的特性归结于局部短程有序性的存在，并解释了其在电子输运（如Mott的Sears-Anderson局域化观点）方面与晶体材料的根本差异。对复杂高分子或分子玻璃的结构特性不做深入论述。 --- 本书特色： 理论严谨性： 强调从基本物理原理（薛定谔方程、晶格动力学）出发，推导出所有宏观现象。 聚焦经典模型： 大量篇幅用于德拜模型、布洛赫定理、玻尔兹曼方程等固体物理学的奠基性理论。 清晰的结构划分： 确保读者能够系统地掌握晶格、电子、热学和电磁响应这四大支柱。 本书适合物理学、材料科学、电子工程等专业本科高年级学生及初级研究人员作为核心教材或参考书。

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在信息爆炸的时代，一本好的图书评价，不应仅仅是对内容浅尝辄止的概括，更应该体现出评价者对于所评估对象的深入思考和独到见解。《Organic Molecular Solids》这本书，它给我的第一印象是，它似乎拥有着一股能够“召唤”出奇妙材料属性的魔力。我是一名专注于材料表征技术的博士后研究员，我的工作是利用各种先进的谱学和显微技术，去揭示材料的微观结构和性能之间的关联。因此，我对《Organic Molecular Solids》这本书的期待，很大程度上在于它能否提供关于有机分子固体各种表征技术和实验方法的详细介绍。我希望书中能够涵盖各种常用的技术，例如X射线衍射（XRD）用于确定晶体结构，紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和光致发光光谱（PL）用于研究电子跃迁和发光性质，傅里叶变换红外光谱（FTIR）用于分析分子振动和官能团，扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）用于研究表面形貌和电子特性，以及各种时间分辨光谱技术用于探索载流子动力学过程。我期待书中能够不仅仅是简单地罗列这些技术，而是能够深入讲解它们的原理、实验操作要点、数据解析方法以及在研究有机分子固体时可能遇到的挑战。我希望书中能够提供一些实际的实验案例，展示如何利用这些表征技术来解决具体的科学问题，例如如何通过XRD数据来分析分子堆积模式，或者如何通过时间分辨光谱来追踪激子在有机固体中的演化过程。

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这本书，我个人而言，更倾向于将其视为一本“修炼秘籍”，它承诺要揭示有机分子固体的精妙世界。作为一名痴迷于新材料探索的博士生，我一直在追逐那些能够带来颠覆性变革的材料体系。而有机分子固体，无疑是近几十年来材料科学领域中最具活力和潜力的方向之一。我迫切希望这本书能够提供一个关于这一领域的“全景图”，让我能够迅速把握住这个学科的核心脉络和发展趋势。我期待书中能详细阐述有机分子固体在不同领域的最新进展和突破性研究成果，例如在信息存储、生物传感、催化以及能源转换等方面的应用。我尤其关注的是，那些在前沿研究中备受瞩目的新兴材料，例如二维有机材料、金属有机框架（MOFs）衍生的有机电子材料，或者具有自组装能力的超分子结构等，书中是否能对其进行深入的介绍和分析。我希望能从中学到如何识别和评估具有潜力的新型有机分子固体材料，以及如何根据特定的应用需求来设计和合成它们。更重要的是，我希望这本书能帮助我理解这些材料的“成功之道”，即是什么样的分子设计理念和制备策略，使得某些有机分子固体能够表现出如此优异的性能。我期待书中能包含一些作者的独到见解和对未来研究方向的展望，这对于我确定自己的研究课题和方向将是极其宝贵的。

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作为一名对能源材料领域怀揣梦想的研究生，我一直密切关注着那些能够为人类可持续发展提供解决方案的新材料。《Organic Molecular Solids》这个书名，自然而然地将我的目光引向了有机分子固体在能源领域的应用。我迫切希望这本书能够系统地梳理和介绍有机分子固体在太阳能电池、有机光电器件、储能器件（如电池和超级电容器）以及催化（例如光催化和电催化）等方面的最新研究成果和技术挑战。我希望能深入了解，有机分子固体是如何通过其独特的光学和电子性质，有效地吸收和转化太阳能的，以及它们在提高光电转换效率和器件稳定性方面所面临的瓶颈。同时，我也希望书中能够探讨有机分子固体在作为电极材料或电解质组分时，如何实现高能量密度、高功率密度和长循环寿命的储能器件。我对有机分子固体在催化领域的应用尤其感兴趣，希望能了解到它们如何通过调控分子结构和表面性质，来提高催化活性和选择性，从而实现更高效的化学反应，例如水分解制氢或二氧化碳还原。我期待书中能够提供一些关于如何设计和合成具有特定催化活性的有机分子固体材料的指导，以及对未来能源技术发展前景的深入分析。

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拿到《Organic Molecular Solids》这本书的时候，我心里其实是怀揣着一丝忐忑的，毕竟“有机分子固体”这个词听起来就充满了复杂的化学概念和物理原理。我是一名非化学专业的材料工程师，虽然日常工作中会接触到各种材料，但对于有机分子层面上的结构和性质的深入理解，一直是我心中的一个软肋。我期望这本书能够以一种循序渐进的方式，帮助我理解那些看似高深的理论。我希望能从最基本的有机分子结构和相互作用开始，慢慢过渡到晶体学、电子结构、光电性质等核心内容。我最看重的是，它能否提供清晰的图示和生动的例子，来辅助我理解那些抽象的概念。比如，当谈到分子堆积模式时，我希望能看到清晰的三维模型，而不是枯燥的文字描述。同样，当介绍各种测量技术和表征手段时，我希望能了解它们的原理、适用范围以及如何解读实验数据。作为一个应用导向的研究者，我更希望这本书能够将理论知识与实际应用紧密结合起来，让我明白这些有机分子固体是如何在现实世界中发挥作用的，例如在有机发光二极管（OLEDs）、有机太阳能电池（OSCs）、有机场效应晶体管（OFETs）等器件中的应用。我希望通过阅读这本书，能够打通我理论知识和工程实践之间的壁垒，让我能够更好地理解和设计基于有机分子固体的功能材料。我也期待书中能包含一些案例分析，展示如何通过调控分子结构和聚集态来优化器件性能，这样会让我觉得学到的知识更加有价值和实用。

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我是一名对材料的宏观性能如何从微观结构中涌现出浓厚兴趣的研究者，因此，《Organic Molecular Solids》这本书，我希望它能是一本连接微观世界与宏观性能的桥梁。我希望书中能够深入探讨有机分子固体是如何通过分子设计、晶体堆积方式以及聚集态结构来调控其宏观性质的。我期待书中能够提供清晰的理论框架，来解释分子间的相互作用力，例如π-π堆积、氢键、偶极-偶极相互作用等，是如何影响有机分子固体的晶体结构、相变行为以及机械性能的。我希望能够从中了解到，如何通过理性设计有机分子，来实现特定的堆积模式，从而获得具有优异电子传输、光学响应或者热学性质的固体材料。我也对有机分子固体在器件制造中的加工性能非常感兴趣，例如溶液加工性、成膜性以及与其他材料的界面兼容性等。我希望书中能够包含一些关于如何利用分子工程来优化加工性能，从而实现低成本、大面积制备高性能有机电子器件的策略。如果书中能够提供一些关于有机分子固体在复杂环境下（如高温、高湿、光照等）的稳定性研究，以及如何通过分子设计来提高其稳定性，那将对我非常有价值。

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作为一个对材料科学的“哲学”层面充满好奇的研究者，《Organic Molecular Solids》这本书，我期望它能够提供一种“宏观视角”来看待有机分子固体。我希望能从书中了解到，有机分子固体这一领域是如何发展到今天的，其背后有哪些关键性的科学发现和理论突破。我期待书中能够梳理出有机分子固体领域的主要研究方向和学术流派，以及它们之间的相互联系和演变。我希望能够从中理解，为什么有机分子固体在某些方面比无机材料更具优势，而在另一些方面则存在不足。我渴望了解，当前有机分子固体研究面临的重大科学挑战是什么，以及未来可能的发展趋势和潜在的颠覆性技术。我希望书中能够包含一些对该领域有重要贡献的科学家的访谈或者传记片段，让我能够感受到科学探索的艰辛与乐趣。我也希望书中能够探讨有机分子固体研究的社会意义和潜在影响，例如它们如何改变我们的生活方式，或者如何为解决全球性挑战（如能源危机、环境污染）提供新的途径。我希望这本书能够激发我对于科学研究的更深层次的思考，不仅仅局限于技术细节，更能上升到对科学本质和人类文明发展的理解。

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当我拿起《Organic Molecular Solids》这本书时，我脑海中浮现的是那些在实验室里，科研人员精心设计的分子，通过巧妙的自组装，最终在微观尺度上构建出令人惊叹的有序结构。我是一名专注于有机合成化学的研究者，我深知“分子是构成材料的基本单元”，而分子的设计和合成，是实现特定材料性能的起点。因此，我期待《Organic Molecular Solids》这本书能够深入探讨有机分子固体的“分子设计”这一核心环节。我希望书中能够详细介绍，如何根据目标应用的需求，来设计具有特定电子结构、光学性质、堆积能力以及稳定性的有机分子。我期待书中能够讲解各种有机合成策略和方法，以及如何利用结构-性质关系来指导分子设计。我尤其关注的是，那些能够通过简单的化学反应，高效合成，并且易于实现功能化的分子设计理念。我也希望书中能够介绍一些前沿的分子设计方法，例如基于机器学习的分子设计，或者利用计算化学辅助的分子优化。我期待书中能够提供一些实际的分子设计案例，展示如何通过改变分子的骨架、取代基或者官能团，来获得具有优异性能的有机分子固体。我希望这本书能够成为我进行分子设计和合成有机功能材料的一个宝贵参考，帮助我更好地理解分子结构与宏观性能之间的深刻联系，并激发我创造出更多具有新颖功能的有机分子固体材料。

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作为一名对计算材料科学领域有着浓厚兴趣的研究者，我通常会从理论计算和模拟的角度去理解材料的性质。因此，我对《Organic Molecular Solids》这本书的期待，很大程度上也体现在其是否能提供丰富的理论计算和模拟方法论方面的论述。我希望能了解到，如何利用量子化学计算来预测有机分子的电子结构、光谱性质以及分子间的相互作用能。同时，我也非常关注分子动力学模拟在研究有机分子固体的聚集态结构、相变行为以及动力学过程中的应用。我希望书中能够清晰地解释这些计算方法的原理、假设以及它们在研究有机分子固体时的局限性。我也期待书中能够包含一些实际的计算案例，展示如何利用这些计算工具来解决具体的科学问题，例如，如何通过计算来优化分子设计以获得期望的光电性能，或者如何模拟分子在不同基底上的吸附行为。此外，我希望这本书能够连接理论计算与实验结果，展示计算模拟如何能够指导实验设计，以及实验数据如何能够验证和完善计算模型。如果书中能够提供一些关于高性能计算平台的介绍，以及相关的软件工具推荐，那将会是锦上添花。我希望这本书能够成为我进行计算研究有机分子固体的一个重要参考，帮助我更深入地理解材料的微观本质，并指导我进行更精准的材料设计。

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我是一名对跨学科研究充满热情的研究生，尤其关注材料科学与生物医学的交叉领域。因此，我在翻阅《Organic Molecular Solids》这本书时，最想找到的是关于有机分子固体在生物医学领域应用的深入探讨。我希望书中能够详细介绍有机分子固体在生物传感、药物递送、生物成像以及组织工程等方面的最新研究进展。我特别希望能了解到，有机分子固体是如何利用其独特的光电性质，例如荧光、磷光或者电致发光，来实现高灵敏度和高选择性的生物检测的。同时，我也想知道，它们是如何通过与生物分子（如蛋白质、核酸）的相互作用，或者通过调控其微观结构，来实现药物的缓释或者靶向递送的。我期待书中能够提供一些具体的例子，展示有机分子固体如何被设计成具有生物相容性和可降解性的材料，以减少潜在的毒副作用。此外，我希望书中能够介绍一些利用有机分子固体进行的先进生物成像技术，例如荧光显微镜、共聚焦显微镜等，以及它们在疾病诊断和治疗方面的应用潜力。如果书中能够包含一些关于有机分子固体在医疗器械、植入物或者诊断试剂盒中的应用的案例，那将对我非常有启发。

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这本书的名字叫做《Organic Molecular Solids》，光听这个名字，就能感觉到它带给我的那种沉甸甸的学术气息，仿佛一翻开就能穿越到一个充满奇妙分子结构的未知世界。作为一名对材料科学领域，特别是那些由有机小分子构筑起来的神奇固体材料充满好奇的研究生，我一直都在寻找一本能够系统性地、深入浅出地介绍这一领域的经典著作。市面上关于有机材料的书籍并不少见，但真正能够做到既涵盖基础理论，又能触及前沿应用，同时还能让我在阅读过程中感受到思想的火花的，却寥寥无几。我的期待很高，我希望这本书不仅能给我提供扎实的理论基础，更重要的是，能够激发我对于有机分子固体的研究灵感，让我能够站在巨人的肩膀上，去探索新的可能性。我一直在思考，这些有机小分子是如何通过精妙的排列组合，在宏观层面展现出如此令人惊叹的性能的？它们在电子、光学、磁性甚至生物活性方面，究竟隐藏着怎样的奥秘？《Organic Molecular Solids》这个名字，恰恰点燃了我心中那团探索的火焰，我渴望从中找到解答这些疑问的钥匙，渴望理解那些微观世界里发生的奇妙故事，并将其与宏观世界的应用联系起来。我希望这本书能够带领我深入理解有机分子的结构与性质之间的深刻关联，例如，不同官能团的存在会对分子的堆积方式和电子离域程度产生怎样的影响？分子间的相互作用力，比如范德华力、π-π堆积、氢键等等，又是如何主导有机分子固体的晶体结构和宏观性质的？我热切地期待着这本书能够提供详尽的理论框架，让我能够系统地学习和掌握有机分子固体领域的核心概念和研究方法，而不是停留在零散的知识点上。

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