Single-Molecule Magnets And Related Phenomena pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Winpenny, Richard 编

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:

价格:$ 326.57

装帧:HRD

isbn号码:9783540332398

丛书系列:

图书标签:

• Single-Molecule Magnets
• Molecular Magnetism
• Quantum Magnetism
• Spin Crossover
• Magnetic Anisotropy
• Coordination Chemistry
• Materials Science
• Supramolecular Chemistry
• Nanomagnetism
• Slow Magnetization

凝聚态物理前沿探索：新型低维量子材料的合成、表征与应用 本书聚焦于当前凝聚态物理研究中最活跃、最具挑战性的领域之一：新型低维量子材料的精准合成、结构特性解析及其在信息存储和量子计算中的潜在应用。本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员提供一个全面、深入的视角，涵盖从基础理论到前沿实验技术的关键知识体系。 第一部分：低维量子材料的基础与能带理论 本部分将系统回顾凝聚态物理中的核心概念，并将其应用于描述零维（量子点）、一维（纳米线/碳纳米管）和二维（石墨烯、过渡金属硫化物等）材料的特殊物理性质。 第一章：晶体结构与能带理论的扩展 深入探讨晶格振动、声子谱及其在低维结构中的尺寸效应。重点解析受限几何结构如何重构电子的能带结构，包括量子限域效应（Quantum Confinement Effect）的数学描述。引入紧束缚模型（Tight-Binding Model）和密度泛函理论（DFT）在预测低维材料电子结构中的应用优势与局限性。特别关注狄拉克锥的形成及其在线性电子色散关系中的重要性。 第二章：低维材料中的电子输运机制 阐述电子在低维纳米结构中的传输特性，区别于体材料中的费米液体理论。详细讨论弹道输运（Ballistic Transport）的物理图像、电子退相位散射（Phase Coherence）现象，以及电子的局域化（Anderson Localization）在无序低维系统中的重要作用。分析电子-声子散射、电子-电子库仑散射在纳米尺度下的新颖表现。 第三章：拓扑绝缘体与半金属的维度依赖性 本章侧重于拓扑电子态在低维系统中的体现。概述拓扑绝缘体（TI）的基本概念，如时间反演对称性保护下的边缘态。探讨二维拓扑绝缘体（如HgTe量子阱）的实验证据和理论模型。引入拓扑半金属（如Weyl和Dirac半金属）的概念，并分析其在纳米结构中如何表现出特殊的霍尔效应和电荷泵浦效应。 第二部分：新型低维材料的精密合成与表征技术 精确控制材料的形貌、尺寸和界面是实现特定量子功能的前提。本部分详细介绍实现这些目标的关键合成方法和先进的表征技术。 第四章：自下而上与自上而下的合成策略 系统介绍制备高质量低维纳米结构的方法。在自下而上（Bottom-up）方面，深入探讨化学气相沉积（CVD）技术在生长单层或少层二维材料（如MoS2、WSe2）中的工艺优化，包括基底选择、气相前驱体的控制。对于纳米线，重点介绍溶液法（如水热法、溶胶-凝胶法）的生长机理和形貌调控。在自上而下（Top-down）方面，讨论电子束刻蚀（E-beam Lithography）和聚焦离子束（FIB）在结构尺寸剪裁中的应用，以及如何最小化刻蚀损伤对材料电子特性的影响。 第五章：结构与化学态的高分辨率表征 掌握表征低维材料微观结构的尖端技术至关重要。详述透射电子显微镜（TEM）在原子尺度成像中的应用，包括高角度环形暗场像（HAADF-STEM）对原子序数的敏感性。重点介绍电子能量损失谱（EELS）如何提供局域的化学态信息和等离激元激发特性。此外，分析拉曼光谱（Raman Spectroscopy）在快速识别层数、应变和掺杂情况方面的优势，特别是其在区分不同维度的拓扑相变中的应用。 第六章：电学、磁学和光学性质的极端条件测量 阐述在极端条件下（低温、强磁场、高压）探测量子材料特性的实验平台。详细讨论低温（mK级别）下的电输运测量技术，包括锁相放大技术在识别微弱信号中的应用。对于磁性低维系统，介绍超导量子干涉器件（SQUID）和霍尔效应测量在确定磁耦合强度和磁结构方面的作用。同时，分析时间分辨光致发光（TRPL）和太赫兹光谱在研究载流子动力学和低能激发态方面的能力。 第三部分：低维材料中的量子现象与未来器件概念 本部分将连接基础物理与实际应用，探讨如何利用低维材料的独特性质来实现突破性的器件功能。 第七章：低维系统中的激子物理与发光特性 研究在纳米尺度下，电子与空穴束缚形成激子（Excitons）的特性。对比体材料与二维材料中激子玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的可能性。分析晶格匹配和界面工程如何影响激子的辐射复合效率，这对于开发高效的LED和激光器至关重要。讨论过渡金属硫化物（TMDs）中外层激子（Interlayer Excitons）的形成机制和长寿命特性。 第八章：低维铁电体与多铁性 探讨将铁电性引入到零维和二维结构中带来的新颖多铁性（Multiferroics）行为。分析界面应力、二维化如何增强或诱导出本征铁电畴壁（Domain Walls）。重点讨论如何利用电场精确调控磁性（电控磁性），这为超低能耗的非易失性存储器提供了新的设计思路。探讨铁电畴壁作为一维导电通道在新型晶体管中的应用潜力。 第九章：自旋电子学与量子信息处理的基石 本章聚焦于利用电子的自旋自由度。分析在低维材料中如何实现有效的自旋注入、传输和检测。深入探讨铁磁半导体纳米结构中的自旋轨道耦合（SOC）效应，以及如何利用Rashba或Dresselhaus效应来调控自旋的动力学。最后，探讨量子点和碳纳米管作为量子比特（Qubits）的实现路径，包括如何通过电学或光学方法实现对量子态的相干操控和读出。 总结与展望 本书的最后部分将总结当前低维量子材料研究的主要成就与未解决的挑战，如缺陷控制、界面稳定性以及大规模集成化制造中的瓶颈，并对该领域未来十年可能出现的颠覆性技术方向进行前瞻性分析。本书力求在理论深度和实验广度之间取得平衡，为读者提供一个扎实的研究基础。

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