Organic Superconductors (Including Fullerenes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Jack M. Williams

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1991-09

价格:USD 96.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780136405665

丛书系列:

图书标签:

• Organic Superconductors
• Fullerenes
• Superconductivity
• Organic Chemistry
• Materials Science
• Condensed Matter Physics
• Electronic Properties
• Molecular Electronics
• Nanomaterials
• Physics

《有机超导体：深入探索其物理特性与潜在应用》 超导现象，即物质在特定温度下电阻骤降至零的奇妙特性，一直是物理学研究中最引人入胜的领域之一。自从1911年Heike Kamerlingh Onnes首次在液氦温度下发现汞的超导性以来，科学家们一直在不懈地探索能够以更高温度实现超导的材料。在众多超导体材料中，有机超导体以其独特的分子结构、多样的电子行为以及可能在常温常压下实现超导的潜力，吸引了科研界的广泛关注。 本书《有机超导体：深入探索其物理特性与潜在应用》并非仅限于讨论某一类特定的有机超导体，而是致力于为读者提供一个关于有机超导材料的全面、深入的认识。我们将从有机超导体的基本概念出发，逐层剖析其形成机制，探讨其独特的物理性质，并展望其在未来科技发展中的广阔应用前景。 第一部分：有机超导体的基本概念与结构特性 本书的开篇将详细介绍有机超导体的定义及其在超导家族中的独特性。与传统的无机超导体（如金属合金）不同，有机超导体是由有机分子构成的晶体材料。这些有机分子通常具有大π共轭体系，例如芳香环、炔烃或烯烃链等，这些π电子系统是实现电子配对和超导性的关键。我们将深入分析这些有机分子的化学结构特点，解释为何特定的分子设计能够诱导超导行为。 我们将重点介绍构成有机超导体的骨架结构，通常是层状结构。例如，许多有机超导体由二维的有机分子层堆叠而成，层与层之间通过较弱的范德华力连接。这种层状结构不仅影响着电子在材料中的传输方式，也为调控超导性能提供了可能。我们还将讨论有机超导体的典型代表，如基于四噻吩并苯（TTF）及其衍生物的过渡金属配合物（如TTF-TCNQ）以及有机金属盐（如（BEDT-TTF）2X，其中X为各种阴离子）。这些例子将帮助读者理解有机超导体的多样性及其结构-性能之间的复杂关系。 第二部分：超导机制的理论解析 超导性的起源是一个复杂的问题，对于有机超导体而言，其机制的理解尤为重要。本书将系统地梳理与有机超导体相关的各种超导理论模型。我们将从最经典的BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）理论出发，解释电子-声子相互作用如何导致电子配对。然而，BCS理论在解释一些有机超导体的高临界温度时可能存在局限性，因此，我们将进一步探讨非BCS机制的可能性。 特别是，我们将深入研究与有机超导体密切相关的电子-电子相互作用，例如Hubbard模型以及其扩展模型。这些模型能够更好地描述在强关联电子系统中，电子之间的库仑排斥如何影响超导行为。此外，我们还将探讨磁性相互作用在某些有机超导体中扮演的角色，例如反铁磁序与超导序之间的竞争与共存。通过对不同理论模型的介绍和比较，读者将能够更深刻地理解有机超导体内部的微观物理过程。 第三部分：有机超导体的实验表征与测量技术 理论的验证离不开精密的实验测量。本书将详细介绍表征有机超导体物理性质的关键实验技术。首先，我们将讨论如何通过电阻率测量来确定超导转变温度（Tc）和临界磁场（Hc）。电阻率的骤降至零是超导性的直接证据。 接着，我们将探讨磁学测量，例如磁化率测量，来验证迈斯纳效应（Meissner effect），即超导体内部磁场被完全排斥的现象。这将进一步证实材料的超导态。此外，我们还将介绍比热测量，它能够揭示超导相变的性质，例如是二阶相变还是其他类型的相变。 对于有机超导体而言，其各向异性（anisotropy）是一个显著特征。我们将介绍利用单晶样品进行的各向异性电阻率测量，以及磁通晶格动力学（flux lattice dynamics）等实验，来研究电子在不同方向上的传输行为。 此外，我们将简要介绍光谱学技术，如光电子能谱（PES）和X射线吸收谱（XAS），这些技术能够提供关于材料电子结构和能带隙的信息，有助于理解超导载流子的性质。 第四部分：影响有机超导性质的关键因素 有机超导体的性能受到多种因素的影响，本书将对这些因素进行深入分析。 化学结构与分子设计： 我们将重点探讨如何通过改变有机分子的化学结构来调控超导性能。例如，引入不同的取代基、改变分子间的堆叠方式、或调整分子骨架的共轭程度，都可能对临界温度、临界磁场以及载流子密度产生显著影响。 晶体结构与维度： 有机超导体的层状结构和二维特性对其超导行为至关重要。我们将讨论晶体中的维度效应，即电子在二维平面内的传输能力与垂直方向的传输能力差异如何影响超导性。 载流子浓度与电荷转移： 有机超导体中的载流子（通常是电子或空穴）浓度可以通过化学掺杂或电化学方法进行精确调控。我们将阐述载流子浓度与超导性能之间的关系，例如存在一个最优的载流子浓度以获得最高的临界温度。 阴阳离子相互作用： 在许多有机超导体中，有机阳离子层与无机阴离子层之间的相互作用是影响超导性的关键因素。我们将分析不同类型阴离子的选择对电子结构、堆叠方式以及超导性能的影响。 压力与温度的影响： 施加外部压力通常能够改变有机分子之间的距离，从而影响电子的重叠积分，进而影响超导性质。我们将介绍压力对有机超导临界温度的影响，并讨论一些在压力下表现出更高临界温度的例子。 第五部分：有机超导体的潜在应用前景 尽管有机超导体目前仍处于研究阶段，但其独特的性质预示着巨大的应用潜力。本书的最后一部分将展望有机超导体的未来。 高场磁体： 尽管有机超导体的临界温度通常低于无机高温超导体，但其在某些特定应用中可能具有优势。例如，如果能够实现足够高的临界电流密度，有机超导体可能被用于制造新型的高场磁体，应用于核磁共振成像（MRI）、粒子加速器以及磁悬浮列车等领域。 电子学器件： 有机超导体的分子结构使其在有机电子学领域具有独特的优势。其柔韧性、可加工性以及与有机半导体材料的良好兼容性，可能为开发新型的超导电子器件，如超导传感器、超导滤波器以及量子计算器件提供可能性。 信息存储与处理： 超导体的零电阻特性使其在信息存储和处理方面具有理论上的优势，可以实现低能耗、高速的电子器件。有机超导体材料的多样性为设计具有特定功能的超导存储单元提供了更多选择。 能源传输： 尽管目前距离实现室温超导还有很长的路要走，但如果未来能够开发出在较高温度下实现超导的有机材料，它们将为无损耗的电力传输带来革命性的变革，极大地提高能源利用效率。 本书旨在为物理学、化学以及材料科学领域的科研人员、研究生以及对超导现象感兴趣的读者提供一个全面而深入的知识体系。我们力求以清晰的语言、严谨的逻辑，将复杂而迷人的有机超导世界呈现在读者面前，激发大家对这一前沿科学领域的更多探索与思考。

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