Non-linear Optical Properties of Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Papadopoulos, Manthos G. (EDT)/ Sadlej, Andrzej J. (EDT)/ Leszczynski, Jerzy (EDT)

出品人:

页数:676

译者:

出版时间:

价格:299

装帧:HRD

isbn号码:9781402048494

丛书系列:

图书标签:

• 非线性光学
• 光学材料
• 材料科学
• 非线性光学效应
• 光物理
• 量子光学
• 固体物理
• 光学性质
• 材料特性
• 光子学

固体物理中的前沿探索与实验技术 图书名称： 固体物理中的前沿探索与实验技术 内容简介： 本书旨在深入探讨当代固体物理学领域中最具活力和前瞻性的研究方向，并系统梳理支撑这些研究的尖端实验技术。全书内容聚焦于材料科学、凝聚态物理以及量子信息等交叉学科的前沿突破，旨在为高年级本科生、研究生以及致力于该领域研究的科研人员提供一份全面、深入且实用的参考指南。 本书的叙述结构遵循从基础理论到复杂系统的递进逻辑，力求在概念的严谨性与应用的直观性之间找到最佳平衡点。我们避免重复介绍已成熟的、标准化的教科书内容，而是将笔墨集中于近年来因技术革新和理论深化而涌现出的新现象、新模型以及新测量方法。 第一部分：拓扑物态的深度解析与新兴材料 本部分着眼于凝聚态物理中最激动人心的领域之一——拓扑材料。我们首先超越传统的能带理论框架，详细阐述了如何利用对称性原理对材料进行分类，特别是引入了晶体动量空间中的拓扑不变量的概念。这包括对时间反演对称性和晶格对称性的精确数学描述，以及如何通过群论工具预测新奇拓扑相的存在。 随后，我们将重点剖析拓扑绝缘体（TIs）和拓扑半金属（TSMs）的微观机制。在拓扑绝缘体方面，重点讨论了界面效应和表面态的调控，特别是如何利用外场（如应力或电场）来诱导拓扑相变。对于拓扑半金属，本书详细分析了狄拉克锥和外尔点的物理图像，并探讨了这些奇异费米子激发在霍尔效应和磁输运中的独特表现。我们引入了手性异常的概念，并讨论了如何通过实验观测到这种非平庸的量子效应。 此外，本部分还将延伸至高阶拓扑物态（如2D或3D的拓扑近邻态）和热拓扑材料。后者涉及利用声子作为信息载体，研究热能的拓扑保护传输路径，这为能源领域的应用提供了新的视角。 第二部分：强关联电子系统的非传统行为 强关联系统是理解许多极端物理现象（如高温超导、量子自旋液体）的关键。本部分避开传统的平均场近似，深入探讨了描述强关联的先进计算方法和实验观测。 核心内容包括对莫特绝缘体的详细研究，特别是如何通过Hubbard模型在强关联极限下理解电子的局域化行为。我们详细讨论了量子蒙特卡洛模拟在处理高维度和复杂相互作用时的挑战与进展，特别是针对自旋涨落和电荷密度波（CDW）的动态行为分析。 在超导领域，本书将聚焦于非常规超导体，特别是铁基和铜氧化物超导体的配对对称性。我们利用扫描隧道显微镜（STM）在高能分辨率下对超导能隙的各向异性进行谱学分析，并探讨了条纹相和赝能隙区域的复杂电子结构，这些是理解高温超导机理的瓶颈问题。 第三部分：先进光谱学与超快动力学测量技术 本部分是全书的实验技术核心，详细介绍了当前固体物理研究中不可或缺的尖端测量工具。我们强调了如何将理论模型与实验数据进行高保真度的关联。 1. 高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）： 我们不仅阐述了ARPES的基本原理，更着重于其实际应用中的先进技术，例如时间分辨ARPES（TR-ARPES）。TR-ARPES如何用于追踪电子激发态的衰变路径、相变过程中的瞬态行为，以及如何测量电子-声子耦合的动态耦合常数。本书提供了详细的样品制备、低温/高压环境下的谱线解析技巧。 2. 中子散射与同步辐射： 对于磁性材料和晶格动力学，中子散射仍然是不可替代的工具。我们深入讲解了非弹性中子散射（INS）在探测低能磁激发（如磁振子）方面的优势，以及同步辐射X射线衍射在原位（in-situ）高通量结构解析中的应用，特别是在理解材料合成过程中的动态结构演变。 3. 太赫兹（THz）时域光谱技术： 本技术在新兴的低能激发研究中扮演关键角色。我们讨论了如何利用泵浦-太赫兹探测方案来激发和探测低频振动模式（如声子、库仑激发的等离子体振荡），以及如何利用太赫兹波段的非线性响应来研究电荷-自旋耦合。 第四部分：量子调控与器件物理的接口 本部分关注如何将基础物理发现转化为可控的量子器件。讨论的重点在于低维系统和量子限域效应。 1. 二维材料的范德华异质结： 我们探讨了如何通过精确堆叠不同的二维材料（如$ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$, 石墨烯）来构造莫尔带（Moiré Superlattices）。重点分析了在特定扭转角下产生的“魔角”超导现象，并讨论了如何利用垂直电场调控这些异质结中的能带排列和电荷分离效率。 2. 拓扑量子比特的物理基础： 阐述了如何利用 Majorana 零能模的非阿贝尔统计性质来实现对量子相干性的保护。我们分析了基于半导体纳米线/超导体异质结构中Majorana边界态的实验验证方法，以及如何通过电学输运测量来区分Majorana态与其他非零能激发。 总结： 本书不仅是知识的汇集，更是对当前固体物理领域研究范式的深刻反思。它强调了理论物理的深刻洞察力与精密实验技术的协同作用，是驱动未来材料科学和量子技术进步的基石。读者在阅读过程中，将被引导至最前沿的研究问题，并掌握了解决这些问题所需的关键工具和思维方式。

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