物质结构导论

物质结构导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国科学技术大学出版社
作者:李俊清
出品人:
页数:636
译者:
出版时间:1990
价格:15.00
装帧:平装
isbn号码:9787312001949
丛书系列:
图书标签:
  • 科学
  • 化学
  • 物理学
  • 材料科学
  • 凝聚态物理
  • 固体物理
  • 晶体结构
  • 电子结构
  • 量子力学
  • 化学物理
  • 纳米材料
  • 结构物理
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具体描述

现代材料科学前沿:从原子尺度到宏观性能 本书并非《物质结构导论》,而是聚焦于当代材料科学最活跃、最具颠覆性的研究领域。 本书旨在为具备基础物理和化学知识的读者提供一个深入了解现代材料研究范式转变的窗口,重点剖析如何通过对材料微观结构的精确调控,实现宏观性能的突破性提升。 第一部分:超越经典晶体学——复杂结构与非晶态的精妙设计 传统物质结构研究多集中于完美的周期性晶体,然而,现代工程需求越来越多地指向那些具有内在缺陷、无序性或复杂周期性的新型结构。本书将首先系统梳理这些“非标准”物质结构。 第一章:高熵合金(HEAs)的设计原理与性能极限 高熵合金(High-Entropy Alloys)是近年来材料学领域最热门的方向之一。它们颠覆了传统的合金设计理念,通过等原子或近等原子的五种以上元素共存于晶格中,形成单相固溶体。本章将深入探讨高熵合金的迟滞效应(Sluggish Diffusion)、高构型熵对稳定性的影响,以及由此带来的极佳的强度、韧性与抗辐照/抗腐蚀性能。我们将详细分析面心立方(FCC)、体心立方(BCC)以及复杂的脆性相(如$sigma$相等)的形成机制,并介绍利用第一性原理计算预测和优化HEAs组元配比的方法。 第二章:无序与局域有序:非晶态金属与玻璃的结构解析 不同于晶体的长程有序,非晶态材料(如金属玻璃、氧化物玻璃)的性能优势恰恰源于其缺乏长程周期性。本章将集中于如何从原子尺度理解短程有序(Short-Range Order, SRO)和中程有序(Medium-Range Order, MRO)对宏观力学行为(如剪切带形成、塑性流动)的决定性影响。内容包括冷却速率对玻璃形成能力的影响、纳米共晶玻璃的制备技术,以及利用同步辐射X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对玻璃内部结构异质性的表征手段。 第三章:准晶体与二维材料的拓扑性质 准晶体,以其独特的不完全周期性平移对称性,挑战了经典的晶体学定义。本章将探讨彭罗斯铺砌模型在准晶体结构解析中的应用,以及准晶体所展现出的奇异电子结构和热电性能。紧接着,我们将转向二维材料的范畴,重点关注石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs)的狄拉克锥形电子结构,以及范德华异质结的构建如何实现能带工程,从而调控光电转换效率和载流子输运特性。 --- 第二部分:动态结构演化与功能响应 材料的性能并非静止不变,而是随环境(温度、应力、光照)动态演化的结果。本部分侧重于研究材料在特定刺激下的结构响应及其功能实现。 第四章:相变动力学与形变机理的实时观测 理解材料的相变过程,是实现形状记忆合金、压电陶瓷等智能材料的关键。本章将详细介绍原位(In-situ)实验技术,如原位拉伸/压缩结合同步辐射X射线衍射,用于实时追踪位错的产生、攀移和交互作用,以及马氏体相变过程中的孪晶结构演化。特别关注非共格界面和共格界面对变形机制的影响,以及如何通过细化晶粒尺寸(如纳米晶)来强化材料,同时保持或提高韧性(Hall-Petch 效应的失效与修正)。 第五章:光驱动与电场驱动的结构重构:储能与催化 功能材料的性能往往与其动态结构变化紧密相关。本章聚焦于锂离子电池正极材料和电催化剂。在锂离子电池方面,我们将分析嵌入/脱嵌反应过程中晶格的体积变化、晶格畸变和相分离的机制,以及表面重构对循环稳定性的影响。在电催化领域,重点探讨单原子催化剂(SACs)的优势,其活性位点的几何构型与电子态如何通过电场调控,从而优化析氢反应(HER)或氧还原反应(ORR)的能垒。 第六章:拓扑绝缘体与量子材料的能带拓扑保护 量子材料的研究正从传统的能带理论转向关注拓扑不变量。本章将介绍拓扑绝缘体(如$ ext{Bi}_2 ext{Se}_3$)的体态绝缘、表面态导电特性,以及这种保护机制如何使其免受非磁性杂质散射的影响。此外,还将探讨磁性拓扑材料中磁性外尔费米子的出现,及其在低能耗电子器件中的潜在应用。结构分析将侧重于如何通过表面终止和晶格畸变来调节拓扑相变点。 --- 第三部分:先进表征技术与计算模拟的融合 现代材料结构的精细化研究,离不开高分辨率的实验表征和精确的理论预测。 第七章:原子尺度成像的突破:冷冻电镜与场离子显微镜的最新进展 本章不涉及标准电子显微学,而是专注于那些能够提供三维原子坐标和化学态信息的尖端技术。重点介绍球差校正透射电镜(STEM)如何实现对亚埃级尺度缺陷的直接成像,以及场离子显微镜(FIM)/原子探针层析(APT)如何提供三维化学成分的统计信息,尤其适用于分析纳米沉淀、界面扩散和高熵合金中的元素偏析。 第八章:多尺度模拟:从第一性原理到分子动力学 成功的材料设计必须依赖于理论模型的指导。本章将概述密度泛函理论(DFT)在计算电子结构、能带结构和相图预测中的核心地位。随后,我们将探讨分子动力学(MD)模拟如何桥接DFT的精度与宏观尺度的限制,用于模拟高温下的扩散、晶界迁移以及冲击载荷下的塑性响应。重点在于如何有效构建和校准势函数,使其能够准确描述复杂材料(如氧化物或多组元合金)的相互作用。 总结: 本书提供的知识体系,是建立在对物质结构进行动态、多尺度、功能化理解的基础上。它着重探讨了如何通过对原子排列、缺陷工程以及电子态的精细调控,来驱动下一代高性能结构材料、能源材料和电子功能器件的创新。

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读后感

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用户评价

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《物质结构导论》这本书,仿佛给我打开了一扇尘封已久的大门,让我得以窥探物质世界最深层的奥秘。我并没有在这本书中找到关于“每一种元素”的详尽列表,而是它教会我如何去“解读”元素,如何理解它们之所以是它们的原因。书中对原子结构的精细描绘,从质子、中子到电子,让我明白了质量和电荷是如何影响原子行为的。我尤其被书中关于电子云模型和轨道概念的阐释所吸引,这让我明白了为什么电子并不是固定地围绕原子核运动,而是存在于一定的概率区域,而这些区域的形状和能量,则直接决定了元素的化学性质。我开始理解,为什么有些原子会容易失去电子,有些则会容易获得电子,这正是因为它们外层电子结构的差异。这本书让我明白了,所谓“物质的性质”,其实就是其内部微观结构的直接体现。我感觉到自己就像一个侦探,手里拿着一本“结构密码本”,正在逐一解开周围物质世界的谜题。每一次翻阅,都像是一次智力上的挑战,让我忍不住去思考,去推演,去尝试理解更深层次的规律。

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拿到《物质结构导论》的时候,我抱持着一种既期待又有点忐忑的心情,因为“物质结构”这个词听起来就充满了深度。然而,这本书并没有让我感到被抛弃在知识的海洋里,反而像一位耐心的向导,一点点地引领我深入探索。它没有直接给我一个物质的清单,然后逐一介绍,而是从最根本的层面入手,让我理解“结构”是如何决定“物质”的。书中对原子模型的演变史的梳理,让我看到了人类对物质认识的不断进步,从最初的“实心球”模型,到后来的“行星模型”,再到如今的量子力学模型,每一步都充满了智慧的火花。这让我意识到,科学的认知并非一成不变,而是在不断的探索和修正中前行。我特别欣赏书中对于不同原子轨道形状和能量的描述,这让我能够更直观地理解电子是如何在原子核周围分布的,以及这些分布是如何影响原子与原子之间的相互作用。这本书让我明白了,为什么不同的元素会表现出如此多样的化学性质,这都是由它们独特的电子排布所决定的。当我看到书中对分子几何形状的解释时,我感觉自己仿佛在学习一种新的语言,用原子和键来描述物质的立体形态。这种对物质微观世界的精确描绘,让我对周围的一切都产生了新的好奇。我开始审视身边的各种物品,思考它们内部是如何构成的,以及这种构成是如何赋予它们特定的功能的。

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这本《物质结构导论》就像是一本无字之书,它并没有直接告诉我“这是什么”,而是教会我如何去“看到”它。我并没有在书中找到关于“玻璃”或者“陶瓷”的制作配方,而是这本书让我理解,为什么玻璃透明而陶瓷不透明,为什么有些陶瓷如此坚固。书中对分子排列方式的描述,让我明白了晶体和非晶体之间的区别,以及这种区别如何影响物质的宏观性质。我尤其对书中关于“缺陷”的讨论印象深刻,原来物质的结构并不是完美的,这些微小的“缺陷”反而可能赋予物质一些意想不到的特性。比如,半导体材料的导电性,正是由于其晶体结构中的掺杂或空位所致。这种对“不完美”中的“完美”的解读,让我感到非常有趣。这本书让我明白了,科学的理解往往需要跳出表面的现象,去深入探究事物的本质。我感觉自己就像一个初学者,正在学习一门新的语言,而这本书则是我的入门教材,它为我打开了认识物质世界的一扇新的窗口,让我看到了更多有趣的细节和规律。

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阅读《物质结构导论》,我感觉自己像是踏入了一座宏伟的物质科学殿堂,而这本书就是那位引路人,它没有直接指给我某一个“展品”,而是带我参观整个殿堂的“设计理念”和“建造原理”。我并没有找到关于“钻石”或者“水”的详细物理化学性质列表,而是这本书让我理解,为什么钻石如此坚硬,为什么水能够以三种形态存在。书中对原子核结构以及核外电子运动的描述,让我明白了元素性质的根本来源。我开始理解,为什么元素周期表上的元素会呈现出周期性的变化,这正是因为它们电子结构的相似性或规律性。我尤其被书中关于轨道杂化的理论所吸引,这让我明白了为什么有些分子能够形成如此多样的几何形状,而这些形状又如何影响分子的反应活性。这种从微观原子排列到宏观分子性质的推导,让我感到无比的满足。这本书不是简单地灌输知识,而是启发我思考,让我学会如何去分析和理解物质的内在规律。我感觉自己的思维方式正在被悄然改变,看待周围的世界也多了一层更深刻的理解。每一次合上书本,我都觉得自己的知识边界又向前推进了一大步,对未知充满了更多的渴望。

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拿到《物质结构导论》的时候,我并没有期待它会给我提供关于“如何合成某种新材料”的直接方法,而是它更像是一本“物质世界的哲学书”,教我如何去理解“为什么”。书中对物质形成过程的描述,让我理解了从原子到分子的演变,以及这些分子如何通过特定的方式组合,最终形成我们所见的各种物质。我特别被书中对“共振”概念的引入所打动,这让我理解了为什么有些分子的性质会比单一的结构预测更加稳定和特别。这种对能量和结构的相互关系的阐释,让我对物质世界的动态平衡有了更深刻的认识。我开始审视那些我曾经习以为常的现象,比如金属的导电性,我不再仅仅满足于知道“它导电”,而是开始思考“为什么导电”,这本书给了我答案的线索。它让我明白,这是因为金属晶体中存在自由电子,而这种自由电子的存在,正是其宏观结构所决定的。这本书的魅力在于,它并没有给你一个固定的终点,而是为你指明了方向,让你在不断探索中,发现更多的可能性。我感觉自己不仅仅是在阅读,更是在进行一次思维的升级,用全新的视角去审视这个世界。

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这本《物质结构导论》就像是一张我从未见过的藏宝图,我怀揣着好奇心,踏上了探索未知物质世界的旅程。初拿到这本书,它的封面设计就散发着一种严谨而又神秘的气息,仿佛在低语着宇宙最深层的秘密。翻开第一页,我便被一股强烈的求知欲所裹挟,迫不及待地想一探究竟。这本书并非直接陈述某个具体物质的性质,而是着眼于“结构”二字,这在我看来,是理解万物运行规律的钥匙。它没有给我一个现成的答案,而是提供了一套方法论,引导我去思考,去分析,去构建。我常常在阅读过程中停下来,反复咀嚼书中的某个概念,试图将其与我日常生活中接触到的各种现象联系起来。比如,书中关于原子核的稳定性理论,让我对元素的衰变过程有了更深刻的理解,也让我开始思考,我们赖以生存的地球,其内部的能量来源是否也与这种结构性变化息息相关。又比如,在探讨分子间作用力时,书中细腻地描绘了各种力场如何影响物质的宏观性质,这让我对水的表面张力、固体的硬度等习以为常的现象,有了全新的认识。我惊叹于作者的逻辑严谨,字里行间透露出的深厚功底,他并非简单地罗列事实,而是循序渐进地引导读者,从最基本的粒子,逐步构建起复杂的物质模型。每一次阅读,都像是一次智力上的冒险,我感觉到自己的思维在不断被拓展,对世界的认知也在不断被刷新。这本书就像一位循循善诱的老师,它不强迫你记住每一个公式,而是让你理解每一个概念背后的逻辑,让你学会如何独立地去探索和发现。我期待着在接下来的阅读中,能有更多的“aha moment”,能更深入地理解物质世界的本质。

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这本《物质结构导论》仿佛是一幅宏大的星图,我作为一名仰望星空的旅者,正在用它来定位和理解宇宙中的每一个“星星”,也就是构成我们世界的物质。我并没有直接找到关于“铁”或者“氧气”这些具体物质的详细介绍,而是通过本书,我学会了如何去“看”这些物质,如何去理解它们为何以如此这般的方式存在。书中对量子力学的引入,虽然一开始让我有些摸不着头脑,但随着深入阅读,我逐渐体会到,正是这些看似抽象的理论,才构成了物质世界最根本的基石。我开始思考,当我们谈论一个原子时,我们到底在谈论什么?是那个小小的、实心的球体吗?书中对此进行了颠覆,让我明白了电子的概率云模型,以及核外电子的排布规律是如何决定了元素的化学性质。这让我对 Periodic Table(元素周期表)有了更深层次的理解,不再仅仅是死记硬背,而是看到了其背后蕴含的深刻规律。我尤其对书中关于化学键的讨论印象深刻,它不仅仅是简单的原子间的连接,而是电子在原子间的相互作用,由此形成的共价键、离子键等等,共同塑造了分子的形状和性质。这使得我开始重新审视生活中那些常见的物质,比如塑料、玻璃,它们是如何通过不同的化学键连接,而展现出截然不同的特性?这本书给我提供了一个分析的框架,让我能够站在微观的角度,去解读宏观世界的现象。我感觉自己就像一个侦探,通过书中提供的线索,一点点地解开物质世界的谜团。

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《物质结构导论》这本书,给我的感觉就像打开了一扇通往物质世界内部的窗户。我并没有在里面找到关于“某一种具体物质”的百科式介绍,而是这本书更像是在教我如何“看”物质,如何理解它们之所以是它们的原因。书中对“键”的深入剖析,让我彻底颠覆了之前对化学键的简单理解。它不仅仅是原子之间的简单连接,而是电子云的重叠和相互作用,从而形成了各种各样神奇的化学键。我开始理解,为什么有些物质如此稳定,有些则容易发生反应,这都与它们内部化学键的类型和强度息息相关。书中对金属键的解释,让我明白了金属的光泽、导电性和延展性是如何产生的,这让我对每天使用的金属制品有了更深的敬意。同时,书中对共价键的详细阐述,也让我理解了有机化学世界的奇妙,碳原子之间复杂的连接方式,创造了无数种类的有机分子,构成了生命的基础。这本书并没有给我现成的答案,而是给了我一套分析的工具和视角,让我能够自己去探究。我感觉自己就像一个刚刚拿到显微镜的科学家,迫不及待地想要去观察那些肉眼看不见的微观世界,并从中发现规律。每一次翻阅,都能让我对物质世界有更进一步的认识,这种学习过程本身就充满了乐趣。

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我之前一直认为,科学书籍要么是厚重的百科全书,要么是充满专业术语的教科书,但《物质结构导论》彻底改变了我的看法。它以一种极其优雅的方式,将复杂的物质结构理论娓娓道来,让我这个非专业读者也能领略其中的魅力。这本书没有直接告诉我“这是什么物质,它有什么性质”,而是带领我进入了一个抽象但又无比精确的世界。我开始理解,为什么有的物质导电,有的不导电;为什么有的物质会发光,有的则不会。这一切都归结于物质内部的“结构”,而这本书正是解开这个结构奥秘的指南。书中关于晶体结构的部分,让我仿佛置身于一个精巧的建筑工地,原子和分子按照特定的规律排列,形成稳固的晶格。我甚至能够想象出不同晶体结构带来的不同物理性质,比如金刚石的坚硬和石墨的柔软,这完全是由原子排列方式的差异所决定的。另外,书中对固、液、气三态的微观解释,也让我对我们习以为常的物质状态有了全新的认识。我明白了,温度的变化是如何影响分子间的运动和作用力,从而导致物质状态的转变。这种从微观原理推导出宏观现象的能力,让我感到无比震撼。这本书的写作风格非常吸引人,它不像某些教材那样枯燥乏味,而是充满了探索的趣味性,让我愿意主动去钻研,去思考。我感觉自己不仅仅是在阅读,更是在进行一场思维的漫游。

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《物质结构导论》这本书,让我对“物质”这个概念有了脱胎换骨的理解。我并不是在这本书里找到了关于“铁”的熔点或者“氧气”的分子量,而是这本书教会了我如何去“拆解”物质,如何从最根本的结构层面去理解它们的性质。书中对分子间作用力的详细讲解,彻底打消了我之前的一些模糊概念。我明白了,为什么有些物质在常温常压下是气体,有些是液体,有些则是固体,这完全取决于分子之间吸引力和排斥力的大小和相对关系。书中对氢键的描述,让我理解了水的神奇之处,以及生命体中许多重要的生物分子是如何维持其结构的。这种从微观粒子相互作用到宏观物质性质的关联,让我感到无比的精妙。我开始思考,为什么有的材料比其他材料更具弹性,为什么有些液体比其他液体更容易挥发,这些问题的答案,似乎都能在这本书的“结构”解释中找到源头。这本书的叙述方式非常流畅,它没有使用过多的艰涩术语,而是用一种通俗易懂的方式,将深奥的理论展现出来,让我能够沉浸其中,享受探索的乐趣。我感觉自己不仅仅是在学习,更是在与作者一同构建对物质世界的认知图景。

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我后来才发现它有多少是直接抄袭自其他资料的……

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