Physics of Functional Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fredriksson, Hasse/ Akerlind, Ulla

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2008-7

价格:2312.00元

装帧:

isbn号码:9780470517574

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 功能材料
• 凝聚态物理
• 材料科学
• 纳米材料
• 电子特性
• 光学特性
• 热力学
• 材料性质
• 固态物理

《晶体学的基本原理与应用》 本书深入剖析了晶体学的核心概念，从原子层面的排列到宏观晶体结构的形成，系统阐述了物质在固态下所展现出的有序之美。我们将从晶体学最基础的元素——晶格、基元和晶带出发，逐步理解原子如何以特定的几何排列方式构建出周期性的三维结构。 第一部分：晶体结构的基础 晶体的定义与性质： 详细探讨了晶体的本质特征，包括长程有序性、各向异性以及与非晶态物质的根本区别。我们将追溯历史，了解人类对晶体认识的演变过程，以及晶体学在科学发展中的重要地位。 晶带和晶面： 深入解析晶带的概念，理解原子在空间中排列形成的直线通路。随后，我们将聚焦于晶面，学习如何用密勒指数来精确描述晶体内部的平面。从简单的立方晶系到更复杂的晶系，我们将通过大量的实例和图示，帮助读者掌握不同晶面族的几何关系和重要性。 布拉维晶格系统： 全面介绍七大晶系和十四种布拉维晶格。我们将详细解释每种晶系的几何参数，以及它们如何组合形成独特的点阵。本书将提供清晰的图示和表格，帮助读者直观地理解各种晶格的结构特点，并了解其在实际晶体中的普遍性。 密勒指数的应用： 重点阐述密勒指数在描述晶面、晶带以及衍射图样中的关键作用。我们将演示如何通过密勒指数计算晶面间距，预测晶体形状，并解释其在X射线衍射等实验技术中的直接应用。 第二部分：晶体结构的描述与表征 对称性及其分类： 深刻探讨晶体对称性的概念，包括对称轴、对称面、对称中心和螺旋轴。我们将学习如何根据晶体的对称元素来确定其所属的晶类和空间群。对晶体对称性的理解是深入研究其物理性质的基础。 空间群理论： 详细介绍空间群的构成及其分类。本书将循序渐进地引导读者理解空间群如何描述晶体内部更复杂的原子排列和运动，包括平移对称性（如滑移面和螺旋轴）。我们将解释空间群在确定晶体结构细节方面的不可替代性。 晶体结构的表示方法： 介绍多种表示晶体结构的方法，包括球棍模型、空间填充模型以及更专业的POV-Ray或Jmol等可视化软件的使用技巧。读者将学习如何通过这些工具来构建和观察复杂的晶体结构，从而更直观地理解原子间的相互作用。 晶体结构数据的检索与解析： 指导读者如何利用数据库（如ICSD, COD）查找和解析晶体结构数据。我们将介绍标准的数据格式（如CIF文件），并提供如何解读这些数据以获取晶体学参数和原子坐标的实用方法。 第三部分：晶体生长与缺陷 晶体生长理论： 探讨晶体生长的基本机制，包括过饱和度、成核和晶体生长动力学。我们将介绍多种晶体生长技术，如溶液生长法、熔体生长法和气相生长法，并分析影响晶体质量的关键因素。 晶体缺陷的类型与影响： 详细介绍晶体中存在的各种缺陷，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。我们将分析这些缺陷如何影响晶体的物理和化学性质，如力学强度、电导率和光学性质。 晶体生长中的形貌控制： 探讨如何通过调控生长条件来控制晶体的生长形貌，例如表面能、生长速率和杂质的影响。我们将介绍一些特殊的晶体生长现象，如外延生长和自组装。 缺陷的表征方法： 介绍用于探测和表征晶体缺陷的主要技术，如光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）。读者将了解这些技术如何揭示微观世界中的缺陷结构。 第四部分：晶体学在现代科学中的应用 X射线衍射（XRD）技术： 深入讲解X射线衍射的基本原理，包括布拉格定律、衍射强度和晶体结构解析。我们将介绍单晶衍射和粉末衍射的不同应用，以及如何从衍射图样中获取晶体结构信息。 其他衍射技术： 简要介绍电子衍射和中子衍射技术，并阐述它们在研究特定材料和原子序分布方面的互补性。 晶体学在材料科学中的应用： 探讨晶体学在理解和设计新材料中的核心作用，例如合金、陶瓷、半导体和纳米材料。我们将通过具体案例说明晶体结构与材料宏观性能之间的密切联系。 晶体学与物理学、化学的交叉： 展望晶体学在凝聚态物理、化学键合理论、催化科学等领域的研究进展，展示晶体学作为基础科学的广泛影响力和跨学科的潜力。 本书旨在为物理学、材料科学、化学、地质学及相关工程领域的学生和研究人员提供一个坚实的晶体学基础。通过对晶体结构、对称性、生长和缺陷的全面梳理，读者将能够深入理解物质的微观构成，并为进一步探索和应用晶体学知识打下坚实的基础。

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这本书在我眼中，是一部跨越了传统材料物理边界的“整合之作”。它不仅仅罗列了各种材料的性质，更着力于建立一个统一的理论框架来解释它们为何具有这些特性。作者成功地将凝聚态物理的群论工具、统计力学的热力学视角，以及材料科学的合成与表征技术巧妙地编织在一起。例如，在介绍拓扑绝缘体时，书中引入了陈氏示性数和贝里相位等高阶拓扑概念，并将这些抽象的数学工具与材料的表面态输运性质直接挂钩，使得这些前沿理论不再是空中楼阁。这种跨学科的融合视野，对于培养具备全方位解决问题能力的科研人才至关重要。这本书没有预设读者是某个特定领域的专家，而是以一种循序渐进的方式，引导读者从基础原理走向最尖端的科研挑战，它更像是一位经验丰富的导师，在你攀登知识高峰的每一步都提供精准的指导和必要的工具。

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初次翻开这本有关功能材料物理的巨著时，我有些担心其内容会过于晦涩难懂，毕竟涉及的物理深度不是一般人能轻易掌握的。然而，作者的叙事节奏和行文风格却出乎我的意料。他采用了非常巧妙的“问题驱动”式教学法，总是先抛出一个在材料应用中亟待解决的实际难题，然后才引出背后的物理原理。这种方式极大地激发了我的学习兴趣，让我不再觉得这些公式和理论是孤立存在的知识点，而是解决实际工程挑战的有力工具。特别是在讨论热电材料的性能优化时，作者不仅详细讲解了塞贝克系数和电导率的相互制约关系，还非常人性化地加入了历史上几位关键科学家的探索历程，使得整个阅读体验充满了人文关怀。书中对先进计算方法在材料设计中的应用描述也相当到位，使得这本书的视野紧紧跟随着当前的研究热点，而非停留在陈旧的理论框架中。总而言之，它成功地在学术的严谨性与教学的生动性之间找到了一个完美的平衡点。

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坦率地说，这本书的排版和图表设计非常出色，这对于一本物理专业书籍来说至关重要。很多理论书籍因为图表模糊不清或者缺乏必要的标注，使得读者在试图理解复杂的晶格结构或能带图时倍感挫败。然而，这部作品中的插图清晰、注释详尽，每一张图表似乎都经过了精心打磨，能够精准地传达出作者想要表达的空间关系或能量分布。例如，在解析高温超导体的d波对称性时，作者所绘制的费米面形貌图和相应的波函数分布，直观性远超我过去阅读的任何文献或教材。此外，书中的术语表和符号约定也做到了高度统一和规范化，极大地减少了由于符号歧义带来的阅读障碍。这种对细节的关注，体现了出版方和作者对读者体验的尊重。它让我在长时间的深度阅读中，能够保持流畅的思维，不被格式上的问题打断，这在学术阅读中是极为宝贵的体验。

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这部关于功能材料物理的著作，着实让人眼前一亮。它不仅仅是一本教科书，更像是一次深入探索材料科学前沿的旅程。作者对晶体结构、电子能带理论的阐述极为透彻，从最基本的量子力学原理出发，层层递进，将复杂的物理概念以清晰易懂的方式呈现出来。尤其值得称赞的是，书中对不同类型功能材料——比如半导体、铁电体以及磁性材料——的微观机理分析得丝丝入扣。我发现自己过去在学习这些概念时，总是停留在表层记忆，但读完这本书后，我真正理解了材料宏观性质背后那些精妙的原子尺度互动。例如，书中对缺陷工程如何影响材料电学性能的论述，不仅提供了详尽的数学模型，还结合了大量的实验数据佐证，极大地提升了结论的说服力。对于希望构建扎实体质化学与物理基础的研究生来说，这本书无疑是极佳的参考资料。它的深度和广度兼顾得非常好，让人在阅读过程中能够不断地感受到知识的迭代与深化，仿佛自己正站在实验室的第一线，亲手操控着这些神奇的物质。

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我必须承认，这本书在深入探讨功能材料的介电特性和磁响应方面，展现出了无与伦比的专业性和细致性。许多市面上的教材往往对这些领域浅尝辄止，将重点过多地放在半导体器件上，而忽略了更具挑战性的铁磁共振和畴壁动力学。但在这本书中，作者花费了大量的篇幅来解析朗道-栗弗席兹方程在描述磁化强翻转过程中的应用，并且对反铁磁性材料的低能激发态也进行了细致的建模分析。最让我印象深刻的是，书中对非线性光学效应的描述，它不仅仅停留在宏观的二阶和三阶非线性极化率公式上，而是深入到了晶格振动与电子跃迁耦合的微观机制，这种层次感是极其罕见的。对于那些致力于开发下一代传感器和信息存储器件的工程师来说，这本书提供的理论基础是无可替代的。它迫使你超越现象描述，去理解驱动这些特性的底层物理规律，阅读的过程虽然需要高度的专注力，但最终的回报是巨大的知识结构重塑。

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