X射线晶体学导论

X射线晶体学导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:[英] M. M. 乌尔福逊
出品人:
页数:435
译者:中国科学院生物物理研究所晶体结构分析组
出版时间:1981
价格:2.15元
装帧:平装
isbn号码:
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 晶体
  • X射线晶体学
  • 结构生物学
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  • 晶体学
  • 衍射
  • 分子结构
  • 生物物理学
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  • 教材
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具体描述

晶体结构解析的艺术与科学:现代材料科学的基石 本书聚焦于晶体结构解析领域的前沿进展、深层理论与实用技术,旨在为材料科学、凝聚态物理、化学以及相关工程领域的学生、研究人员和工业专家提供一本全面而深入的参考指南。我们探索的不是某一特定学科的入门知识,而是支撑现代材料设计与性能理解的核心——原子尺度的精确成像与结构确定。 第一部分:晶体结构学的理论基石与数学框架 本卷首先系统地回顾了晶体学的基础理论,但其深度远超基础教材的范畴,直接切入解析方法的数学本质。 1. 对称性的深刻剖析: 我们不再仅仅停留在描述点群和空间群的层面,而是深入探讨了群论在晶体学中的实际应用,特别是如何利用群论来预测晶体的物理性质(如压电性、铁电性)与限制可能的结构相变路径。讨论涵盖了非欧几里得几何在描述复杂晶体缺陷(如拓扑缺陷)中的潜在应用。 2. 衍射物理的量子力学基础: 本部分详细阐述了X射线、中子和电子与晶体中电子云相互作用的微观机制。重点在于理解散射截面、吸收系数随能量变化的精细结构(如XANES/EXAFS),以及如何利用这些信息超越传统的布拉格衍射限制,探究局部原子环境。我们对傅里叶变换在结构因子与电子密度重建中的作用进行了详尽的数学推导和收敛性分析。 3. 倒易空间几何与布里渊区: 传统教材仅在二维平面上展示布里渊区,本书则利用高维向量空间和点群的对偶性,构建了任意晶系的倒易空间拓扑结构。重点讨论了费米面与倒易空间几何之间的内在联系,以及如何利用高能电子衍射(HEED)图谱来精确映射表面或薄膜的倒易空间。 第二部分:衍射数据的采集、处理与结构解析的高级方法 本部分是本书的核心,专注于将理论转化为可操作的实验技术,并引入了当前最先进的解析策略,特别是针对复杂和无序体系。 1. 高级同步辐射技术与数据采集: 详细介绍了高通量衍射、小角散射(SAXS/WAXS)的联合应用。重点剖析了如何利用同步辐射光源的准直性、宽能谱和高亮度来克服传统实验室设备的分辨率限制。例如,在“粉末衍射”(Powder Diffraction)章节,我们深入探讨了Rietveld精修的局限性,并引入了基于模式匹配(Pattern Matching)和结构退火(Structure Annealing)的去卷积技术,以处理复杂多相体系。 2. 单晶结构解析的挑战与迭代优化: 对于单晶数据,本书超越了传统的直接法和相位改进技术。我们详细阐述了最大熵方法(Maximum Entropy Method, MEM) 在电子密度重建中的优势,尤其是在处理高电荷密度材料中的异常散射(Anomalous Scattering)问题时,如何利用MEM来分离原子散射因子和电子密度分布。此外,还涵盖了在极端条件(高压、低温)下数据采集时的系统误差校正流程。 3. 结构解析中的计算工具箱: 重点介绍了几种基于机器学习和人工智能的辅助结构解析方法。这包括利用深度学习网络对衍射峰进行自动索引和质量评估(Indexing and Quality Assessment),以及使用贝叶斯推断框架(Bayesian Inference Framework)来量化结构模型的不确定性,而非仅仅提供一个点估计的结构参数。 第三部分:无序、缺陷与非周期性结构的表征 现代材料的性能往往由其内在的缺陷和非周期性特征决定。本部分专注于解析那些无法用完美周期性晶体结构描述的体系。 1. 非晶态与短程有序结构解析: 详细介绍了原子对分布函数(Pair Distribution Function, PDF) 方法的原理、数据获取(通常结合高能X射线或中子)和反演技术。重点分析了如何从PDF中提取出长程无序下依然保持的局部结构信息,以及如何利用分子动力学模拟(MD Simulation)来指导PDF数据的解释。 2. 晶体缺陷的定量分析: 不仅讨论了位错、堆垛层错等线缺陷,更深入探讨了点缺陷(空位、间隙原子)和类晶(Quasicrystal)的结构解析。对于点缺陷,我们强调了弥散散射(Diffuse Scattering) 信号的分析,这需要从高维傅里叶空间中精确分离出周期性信号和非周期性信号。 3. 表面与界面结构研究: 介绍了低能电子衍射(LEED) 和反射高能电子衍射(RHEED) 的理论基础,特别是如何利用RHEED的动态过程来实时监测薄膜生长过程中的原子沉积和重构。讨论了表面敏感的X射线吸收精细结构(XAFS)技术如何确定界面处的原子弛豫(Relaxation)和重建(Reconstruction)。 第四部分:结构-性能关联:从原子到宏观物性 本书的最终目标是将原子级别的结构信息转化为可预测的材料性能。 1. 结构对电子性质的影响: 探讨了晶体结构对称性如何影响能带结构(Band Structure)。具体分析了层状材料(如二维材料)中的各向异性电导率,以及晶格畸变如何通过电子-声子耦合 影响超导转变温度或热电性能。 2. 机械性能与晶格动力学: 引入了弹性张量与晶体对称性的关系,说明了弹性模量和剪切模量的各向异性预测。同时,利用非弹性中子散射 实验数据,构建了晶格动力学模型(Phonon Dispersion Curves),用以解释材料的热容和声学特性。 3. 结构在功能材料中的体现: 提供了多个案例研究,展示了结构解析如何驱动功能材料的创新:例如,锂离子电池正极材料中的阳离子/阴离子有序性如何影响离子扩散路径;钙钛矿太阳能电池中晶格振动对光稳定性的影响;以及拓扑绝缘体表面态的结构起源。 本书为读者提供了一个全面、严谨且高度技术化的视角,深入理解晶体结构解析的全部流程,从基础的傅里叶理论到最前沿的无序结构分析和性能关联,是深入研究材料微观结构的必备参考书。

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用户评价

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《X射线晶体学导论》这个书名,在我看来,就像是为我推开了一扇通往物质世界最微小构成的大门。我迫不及待地想知道,这本书会如何向我揭示X射线与晶体之间的奇妙互动。我猜想,它会详细讲解X射线的产生原理和性质,以及晶体是如何通过其周期性的原子排列,产生独特的衍射现象。我期待书中能够清晰地阐述布拉格定律,并详细解释如何利用衍射数据来解析晶体的结构,比如确定原子在三维空间中的位置。这种从原理到应用的讲解方式,对于初学者来说至关重要。同时,我也希望这本书能够涵盖一些X射线晶体学的基本实验技术,包括样品制备、仪器操作和数据处理等方面。通过这些介绍,我希望能对X射线晶体学的实际研究过程有一个初步的了解,并对它在各个科学领域,如材料科学、药物开发、生物化学等方面的广泛应用,有一个更深刻的认识。

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这本书的书名“X射线晶体学导论”在我的第一印象中,勾勒出了一幅严谨而富有挑战性的学术图景。我猜想,这本书的重点在于“导论”二字,它应该是一扇通往X射线晶体学世界的入门之门,为初学者搭建一个坚实的知识平台。这扇门背后,我想象中会有清晰的理论讲解,从X射线的性质、产生方式,到晶体的基本概念、衍射原理,一步步引导读者理解这门学科的核心。我期待它能够解释清楚,为什么X射线如此适合用来研究晶体,它们之间是如何产生互动的,以及我们如何通过分析X射线衍射的图样来推断出晶体的原子排列。这种逻辑的严谨性,对于我这样希望系统学习新知识的人来说至关重要。我希望它能用一种循序渐进的方式,将复杂的概念化繁为简,配以恰当的图示和例子,让我这个对晶体学一无所知的人,也能轻松理解。或许,它还会介绍一些历史上重要的实验和发现,让我们了解这门学科是如何一步步发展至今的,以及那些为之做出贡献的先驱者们的智慧结晶。

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这本书的名字让我产生了一种莫名的好奇。X射线晶体学,听起来就像是某种神秘的科学探险,充满了未知的领域和精密的仪器。我脑海中浮现出科学家们在实验室里,对着闪烁着微光的晶体,用X射线照射,然后解读那些仿佛来自另一个世界的衍射图样的场景。这门学科是如何诞生的?它又是如何帮助我们窥探物质深处微观世界的奥秘的?我曾想象过,也许这本书会像一本侦探小说,一步步揭示晶体结构背后的秘密,就像侦探通过现场留下的线索,最终锁定真凶一样。它或许会讲述那些伟大的科学家,如何克服重重困难,用智慧和毅力,一点点拼凑出原子世界的版图。我期待着,这本书能够引领我进入一个全新的知识领域,让我感受到科学探索的魅力,也能够让我对我们周围所处的世界,产生更深层次的理解。或许,它能解答我一直以来关于物质构成的好奇心,让我明白,那些看似坚硬的物体,在微观层面又是如何排列组合的。这本书的标题本身就充满了一种引人入胜的力量,让我迫不及待地想要翻开它,去探索其中蕴含的知识宝藏。

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《X射线晶体学导论》这个书名,在我看来,不仅仅是一本关于某个科学分支的书,更像是一把钥匙,能够打开一扇通往微观世界的大门。我猜想,这本书会以非常系统和清晰的方式,介绍X射线晶体学的基本原理和方法。从X射线的产生和性质,到晶体的定义、分类和对称性,再到X射线衍射的物理基础,例如布拉格方程的由来和意义,以及衍射图样的解读方法,这些核心内容应该会是这本书的重点。我希望它能用一种易于理解的语言,避免过多的专业术语,或者在使用术语时提供清晰的解释。同时,我也期待这本书能够展示X射线晶体学在各个领域的广泛应用,例如在确定蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构,在材料科学中研究新材料的晶体结构和性质,以及在药物研发中分析药物分子的结构等方面。通过这些应用案例,我希望能更直观地感受到这门学科的价值和重要性。

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这本书的名字《X射线晶体学导论》给我一种探索未知、揭示真相的吸引力。我忍不住去想象,它会如何像一位耐心的老师,引领着我一步步走进X射线晶体学的世界。我预想,这本书会从最基础的概念讲起,例如什么是晶体,晶体的对称性是如何影响其性质的,以及X射线的物理性质和与物质的相互作用。接着,我想象中会详细阐述X射线衍射的原理,包括衍射产生的条件,衍射图样的形成机制,以及如何通过分析衍射图样来确定晶体的结构参数。这不仅仅是理论的堆砌,我期待它能用生动形象的语言,辅以精美的插图和图表,将抽象的物理概念具象化,让我能够清晰地理解。或许,它还会介绍一些经典的X射线衍射实验案例,通过这些鲜活的例子,来加深我们对理论知识的理解。我渴望通过阅读这本书,能够初步掌握X射线晶体学的基本知识和研究方法,为进一步深入学习打下坚实的基础。

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《X射线晶体学导论》这个书名,在我看来,充满了一种严谨的学术气息,同时也暗示着它是一本能够帮助读者建立起对该领域基本认识的著作。我设想,这本书的开篇会首先介绍X射线的基础知识,包括X射线的产生、性质以及其在科学研究中的重要性。随后,它会转入晶体学的核心内容,详细阐述晶体的概念、分类、对称性和晶格等基本原理。我期待书中能够清晰地解释X射线如何与晶体发生衍射现象,以及布拉格定律是如何被用来计算晶面间距的。更重要的是,我希望这本书能够指导读者如何解读X射线衍射图样,并从中推断出晶体的结构信息,例如原子坐标、晶胞参数等。这种循序渐进的讲解方式,对于我这样希望扎实掌握基础知识的读者来说,无疑是至关重要的。同时,我也期待书中能够涉及一些X射线晶体学在各个领域,如材料科学、生物学、化学等方面的应用实例,以此来展现这门学科的实际价值和影响力。

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这本书的名字“X射线晶体学导论”让我联想到了那些在实验室里,一丝不苟进行实验的科学家们。我推测,这本书会深入浅出地讲解X射线衍射的基本原理,解释为什么X射线能够揭示晶体的结构,以及如何通过衍射图样来推断出原子在空间中的排列方式。我希望书中能够详细介绍布拉格定律,并说明它在晶体结构解析中的关键作用。同时,我也期待这本书能够介绍一些常用的X射线衍射技术,比如粉末衍射和单晶衍射,以及它们各自的优缺点和适用范围。对我而言,了解实际的操作过程和数据处理方法同样重要,因此,我希望书中能够包含一些关于样品制备、数据采集和结构解析的介绍,即使是入门级的概述,也能让我对整个研究流程有一个初步的认识。此外,这本书或许还会提及X射线晶体学在各个学科领域的应用,比如在考古学、艺术品鉴定、矿物学等方面的贡献,这能够拓宽我的视野,让我看到科学的无限可能性。

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这本书的名字“X射线晶体学导论”似乎预示着一段深入了解微观世界奥秘的旅程。我期待这本书能够从X射线的物理本质出发,解释它为何能够成为探测物质内部结构的强大工具。我脑海中勾勒出的内容包括X射线与晶体相互作用的基本理论,例如衍射的产生机制、衍射强度的意义,以及布拉格方程在确定晶体结构中的核心地位。我希望书中能够用清晰易懂的语言,甚至是丰富的图示,来描绘出原子在晶体中如何有序排列,以及X射线衍射图样与这种排列之间的对应关系。此外,作为一本“导论”,我期望它能够介绍X射线晶体学的基本实验技术,比如如何进行X射线衍射测量,以及在数据分析过程中可能遇到的挑战和解决方法。我希望能够从中了解到,科学家们是如何通过这些精密的实验和分析,一步步揭示出物质的微观结构的。

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当我在书店看到这本书《X射线晶体学导论》时,我的思绪瞬间被拉到了那些充满学术氛围的课堂和研究室。我脑海中涌现出的是一种对科学探索的敬畏感,以及对未知领域的好奇心。我推测,这本书会涵盖X射线衍射的基本原理,比如布拉格定律的推导和应用,以及如何通过衍射数据来解析晶体的结构。我希望能从中了解到,不同的晶体在X射线照射下会产生怎样的衍射花样,而这些花样又如何对应着原子在空间中的特定排列。这本书或许还会涉及一些实验技术,比如如何制备样品,如何进行X射线衍射实验,以及如何处理和分析实验数据。我一直对科学研究中的细节充满兴趣,希望这本书能够详细地介绍这些操作过程,让我对实际的科研工作有一个初步的认识。同时,我也期待它能展现X射线晶体学在各个领域的应用,比如在材料科学、药物研发、地质学等方面,它所发挥的重要作用。

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当读到“X射线晶体学导论”这个书名时,我立刻被一种探索未知、揭示物质本质的冲动所吸引。我预感,这本书会像一位经验丰富的向导,带领我深入X射线晶体学这个迷人的领域。我期待它能从X射线的基本物理性质讲起,解释它为何能够穿透物质并与晶体发生衍射。接着,我希望书中能够详细阐述晶体的结构特征,包括晶格、晶面、晶向等概念,以及晶体的对称性如何影响其宏观性质。更重要的是,我期望它能深入讲解X射线衍射的原理,特别是布拉格定律在确定晶体结构中的关键作用,以及如何通过解析衍射图样来推断出原子在晶体中的精确位置。这种系统而深入的讲解,将有助于我建立起对X射线晶体学坚实的理论基础。此外,我也希望这本书能介绍X射线晶体学在现代科学研究中的广泛应用,比如在材料科学、生命科学、药物研发等领域的关键贡献,以此来展示这门学科的实际价值。

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