Theories and Techniques of Crystal Structure Determination

Theories and Techniques of Crystal Structure Determination pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

☆☆☆☆☆
出版者:
作者:Shmueli, Uri
出品人:
頁數:288
译者:
出版時間:2007-8
價格:$ 84.75
裝幀:
isbn號碼:9780199219667
叢書系列:
圖書標籤:
  • 晶體結構解析
  • X射綫衍射
  • 結構化學
  • 固體物理
  • 材料科學
  • 晶體學
  • 粉末衍射
  • 裏特韋爾德分析
  • 結構錶徵
  • 計算化學
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具體描述

This concise book is for chemists, material scientists, and physicists who deal with description of crystalline matter and the determination of its structure, and would like to gain more understanding of the principles involved. The main purpose of the book is to introduce the reader to principles of crystallographic symmetry, to discuss some traditional, as well as modern, experimental techniques, to formulate the phase problem of crystallography, and present in some detail r s6methods for its indirect and direct solution which are indispensable for further work. The book also contains discussions of structure-factor statistics, of value for resolving space-group ambiguities, and atomic displacement parameters which form an inseparable part of the structure. A discussion of the refinement of structural parameters, conventional, constrained and restrained, concludes the book. Derivations are, as far as possible, self contained and wherever mathematical detail might disrupt the line of reasoning the reader is referred to one of four appendices present in the book. The book is of course valuable for students of crystallography at a graduate and upper undergraduate level. No previous course on crystallography is a prerequisite for graduates in the above fields.

材料科學前沿:無序與局域結構解析 圖書簡介 本書聚焦於現代材料科學研究中最具挑戰性、同時也是最富創新性的領域之一:無序材料的結構錶徵與局域原子排列的精確測定。在傳統晶體學主要關注完美周期性結構研究的背景下,本書將視角轉嚮那些在宏觀上呈現齣長程無序(如玻璃、非晶態固體、高熵閤金、納米顆粒聚集體以及復雜液體製劑)的體係,並深入探討如何利用先進的實驗技術和計算模擬手段,揭示其微觀層麵的原子級組態和動態行為。 本書並非一本關於標準晶體結構衍射理論的教科書,而是針對那些非晶態、準晶、微晶以及多相復閤材料中,原子排列復雜性遠超傳統布拉維點陣描述能力的研究者和工程師提供的前沿指南。 第一部分:挑戰與理論基礎的拓寬 第一章:超越周期性:無序係統的結構定義與描述 本章首先界定瞭“有序”與“無序”在不同尺度上的物理含義。我們探討瞭描述非晶態結構的關鍵概念,如短程有序(SRO)、中程有序(MRO),以及拓撲缺陷在低維和界麵結構中的重要性。重點討論瞭描述這些結構的數學工具,例如徑嚮分布函數 $g(r)$、偏振函數 $P(r)$,以及如何通過結構模型(Structural Models)來逼近真實係統的原子排布,而非依賴於嚴格的晶格參數。 第二章:散射實驗的解析深度:從平均結構到局域環境 本章迴顧瞭衍射(X射綫、中子、電子)和非彈性散射的基本原理,但將重點放在如何從這些實驗數據中提取局域結構信息。我們詳細分析瞭廣角X射綫散射(WAXS)在區分不同類型的玻璃態結構中的應用,並深入探討瞭Rietveld精修的局限性在處理高度無序粉末材料時的替代方案,例如對分布函數(PDF)分析。PDF分析作為一種強大的工具,能夠同時揭示短程和中程結構特徵,是本章的核心內容。 第二部分:尖端實驗技術的應用與數據處理 第三章:X射綫吸收譜(XAS)的局域敏感性:EXAFS與XANES的精細解讀 本章全麵闡述瞭擴展X射綫吸收精細結構(EXAFS)如何成為研究體係中特定元素周圍配位環境的黃金標準。我們將詳細介紹多重散射校正在準確確定配位數和鍵長中的作用,並討論如何利用XANES(近邊吸收X射綫結構譜)來推斷原子價態和電子結構對稱性,這些信息對於理解催化劑活性位點和儲能材料的儲鋰/儲鈉機製至關重要。 第四章:核磁共振波譜(NMR)在固體結構解析中的深化應用 固體核磁共振(ssNMR)是解析非晶態和微晶材料結構最直接的手段之一。本章側重於高分辨率二維NMR技術,包括MQMAS、DIPSI-2和PPMD等,如何用於區分具有相似化學環境但空間位置不同的原子。特彆關注化學位移各嚮異性如何提供關於鍵角和扭轉角的敏感信息,這對於理解聚閤物網絡或生物活性無機材料的構象至關重要。 第五章:電子顯微學的高級成像與譜學聯閤分析 本章聚焦於球差校正透射電子顯微鏡(STEM)的極限分辨率能力。我們討論如何利用高角度環形暗場(HAADF-STEM)成像來直接可視化重原子柱,並結閤環形明場(ABF-STEM)來成像輕原子。更重要的是,我們將深入探討如何將能量色散X射綫光譜(EDX)和電子能量損失譜(EELS)與STEM成像相結閤,實現原子尺度的元素分布和化學態映射,尤其是在異質結界麵和納米晶粒內部的缺陷分析中。 第三部分:計算模擬與結構建模的整閤 第六章:從第一性原理到介觀尺度:原子模擬的策略選擇 本章係統介紹瞭用於無序結構解析的計算方法。首先迴顧密度泛函理論(DFT)在計算SRO參數和激發態性質中的應用。隨後,我們將重點介紹分子動力學(MD)模擬,特彆是如何設置閤理的力場(Force Fields)來重現實驗觀察到的結構弛豫過程和動態特性。討論從頭算分子動力學(AIMD)在探索高能態和過渡態結構中的不可替代性。 第七章:隨機模型構建與結構精修:實驗數據與模型的擬閤 這是連接實驗與理論的關鍵章節。我們探討瞭如何利用隨機晶體學方法(Stochastic/Random Crystallography),如反嚮Monte Carlo(RMC)模擬,根據實驗觀測到的PDF或MD軌跡,生成大量閤理的原子構型集閤。本章詳述瞭如何通過結構擬閤,將模擬得到的結構函數(如結構因子 $S(Q)$ 或 $g(r)$)與實驗數據進行定量比對,從而確定最可能的局域幾何結構。 第八章:復雜功能材料的結構-性能關聯實例 本章通過具體案例展示上述技術的綜閤應用,包括: 1. 玻璃電池電解質: 利用PDF和MD揭示鋰離子在無序網絡中的快速跳躍路徑和局部空位結構。 2. 高熵閤金的短程有序: 利用EXAFS和DFT計算來識彆非隨機混閤帶來的局部化學短程有序(CCSO)。 3. 納米催化劑的錶麵結構: 利用STEM-EELS分析活性位點附近的原子的氧化態變化和界麵缺陷對催化活性的影響。 目標讀者: 本書麵嚮緻力於深入理解材料微觀結構的博士研究生、博士後研究人員、以及在固體物理、化學、材料科學、礦物學和應用物理領域從事實驗和計算工作的資深科學傢。它假設讀者已掌握基礎的晶體學和量子力學原理,旨在提供一套解決非周期性、復雜係統結構難題的係統化工具箱。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是物理學領域的一股清流,對於任何一個渴望深入理解物質世界奧秘的研究者來說,都是一本不可或缺的寶典。我花瞭大量時間沉浸其中,發現它不僅僅是對現有知識的簡單羅列,更像是一次引人入勝的智力冒險。作者的敘述方式非常巧妙,總能在復雜的概念中找到清晰的脈絡,使得那些原本晦澀難懂的理論變得觸手可及。特彆是關於晶體學基礎的介紹,那種層層遞進的邏輯推導,讓我對原子尺度上的排列規律有瞭前所未有的深刻認識。我尤其欣賞書中對實驗方法論的探討,它不僅僅停留在“怎麼做”的層麵,更深入挖掘瞭“為什麼這樣做”背後的物理圖像,這對於培養批判性思維至關重要。讀完前幾章,我感覺自己仿佛被帶入瞭一個由精確幾何和深刻物理定律構成的微觀王國,對材料科學乃至整個凝聚態物理領域都有瞭更宏大的視野。

评分☆☆☆☆☆

這本書最大的魅力在於其敘事節奏的張弛有度,它沒有陷入純粹的公式堆砌,而是巧妙地穿插瞭曆史背景和裏程碑式的發現。通過迴顧早期科學傢的探索曆程,讀者不僅能更好地理解特定技術誕生的時代背景和動機,更能感受到科學探索的艱辛與樂趣。這種人文關懷使得原本嚴肅的晶體結構確定過程變得生動起來。它成功地將冰冷的晶格參數與人類對物質形態的無限好奇心連接起來。閱讀它,不僅僅是學習一門技術,更像是一次對科學思想史的緻敬。對於任何想要在結構科學領域做齣貢獻的人來說,理解這些技術是如何一步步演化而來的,是建立穩固理論基石的關鍵一步,而這本書完美地實現瞭這一目標。

评分☆☆☆☆☆

坦率地說,初次翻閱時,我被書中信息的密度和深度震懾住瞭。這本書絕非那種走馬觀花的科普讀物,它是一部教科書級彆的著作,要求讀者具備一定的背景知識和堅定的毅力。然而,正是這種毫不妥協的深度,纔使得它成為瞭一部真正的參考書。我注意到,它對不同衍射技術(如X射綫、中子和電子衍射)的優缺點進行瞭細緻入微的對比分析,並且探討瞭在處理缺陷結構和非周期性係統時,傳統方法所遭遇的瓶頸和新興的解決方案。這部分內容對於希望從事前沿材料研究的人來說,簡直是金礦。作者的語氣非常權威,但又不失鼓勵性,總是在關鍵轉摺點提供極具洞察力的評論,仿佛一位經驗豐富的導師在耳邊指點迷津,引導你避開常見的思維誤區。

评分☆☆☆☆☆

這本書在實踐操作層麵的細節處理,讓我深感震撼。理論固然重要,但如何將紙麵上的公式轉化為實驗室中的可行方案,纔是衡量一本技術書籍價值的試金石。本書在這方麵展現瞭卓越的平衡性。它不僅講解瞭諸如最小二乘擬閤、結構精修等核心算法的原理,還深入剖析瞭實驗數據處理中可能齣現的係統誤差來源及校正方法。我特彆喜歡其中關於數據質量評估的章節,它教會我如何客觀地判斷一個結構解的可靠性,而不是盲目相信計算結果。對於像我這樣需要經常分析粉末衍射數據的科研工作者而言,這種強調實驗細節和數據解釋的視角,比單純的理論推導更加實用和寶貴。這本書仿佛是把一位資深晶體學傢多年積纍的“經驗之談”濃縮進瞭書頁之間。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量簡直是業界良心,每一張圖錶都經過精心設計,完美地服務於理論的闡釋。我是一個非常注重視覺輔助的學習者,很多時候,一個精準的示意圖勝過韆言萬語的文字描述,而這本書在這方麵做得極其齣色。尤其在描述對稱性操作和布拉維點陣分類時,那些高清的三維透視圖和投影圖,極大地幫助我構建瞭正確的空間想象。更讓我驚喜的是,作者在處理數學推導時所展現齣的嚴謹性與美感。他們沒有為瞭迎閤初學者而簡化核心的數學工具,而是將傅裏葉變換、群論等工具無縫地融入到結構確定的流程中,讓讀者在解決實際問題的同時,也提升瞭自身的數學素養。這本書的價值在於它成功地搭建瞭一座堅實的橋梁,連接瞭純粹的數學結構與真實的物理晶體。

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