Optical Spectra and Chemical Bonding in Transition Metal Complexes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Schonherr, T. (EDT)

出品人:

页数:310

译者:

出版时间:

价格:$239.00

装帧:HRD

isbn号码:9783540008545

丛书系列:

图书标签:

• 光谱学
• 过渡金属配合物
• 化学键
• 配位化学
• 电子光谱
• 分子轨道理论
• 晶体场理论
• d-d跃迁
• 配体场理论
• 光谱化学

凝聚态物质的光谱学探究：从晶体场到分子轨道理论的桥梁 本书聚焦于固体材料中电子结构与宏观性质之间的内在联系，特别强调了利用先进光谱学技术对凝聚态物质，特别是复杂氧化物和半导体材料进行深入表征的方法论和理论基础。本书旨在为材料科学、凝聚态物理以及应用化学领域的研究人员和高阶学生提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，理解晶体环境如何重塑原子能级，以及这些能级变化如何通过光吸收、发射和散射过程得以观测。 本书的结构遵循逻辑递进的思路，从描述电子在周期性晶格中行为的基础模型出发，逐步过渡到更精细的、考虑电子间相互作用和局域环境影响的现代理论框架。 第一部分：晶体场理论的深化与扩展 本部分首先回顾了经典晶体场理论（Crystal Field Theory, CFT）的基石，但很快便将其置于更广阔的物理背景下进行审视。我们不侧重于重复基础教材中对简单离子场分裂的计算，而是深入探讨配位场参数的实际确定方法，以及如何利用实验光谱数据（如紫外-可见吸收谱和圆二色谱）来反演这些参数。 1. 晶格效应与弛豫： 详细讨论了杰恩-泰勒效应（Jahn-Teller Effect）在实际材料中的体现，不仅仅局限于理想几何构型，更深入分析了动态与静态J-T畸变对光谱特征的复杂影响。通过引入光致畸变光谱（Photoinduced Distortion Spectroscopy）的案例分析，展示了如何通过时间分辨技术解析激发态下的结构弛豫动力学。 2. 电子-电子相互作用的引入： 超越单电子近似，本书致力于阐释斯莱特积分（Slater Integrals）和朗德因子（Landé g-factor）的实际意义。我们详细分析了在强关联体系中，哈勃德模型（Hubbard Model）的平均场近似如何失效，并引入了伊辛-霍夫施塔德特模型（Ising-Hofstadter Model）的变体来描述局域激发与长程磁有序之间的耦合，这对于理解过渡金属氧化物中的电荷转移激发至关重要。 3. 振动耦合与光谱的展宽： 晶体场理论的局限性之一在于其对声子（晶格振动）的忽略。本章重点阐述了电子-声子耦合（Electron-Phonon Coupling）如何导致光谱线型的展宽和位移。我们详细分析了波恩-奥本海默近似（Born-Oppenheimer Approximation）在激发态下的失效，并引入了胡申克模型（Huang-Rhys Model）的现代修正版，用于量化零声子线（ZPL）与侧带结构之间的强度比，这对于低温下高性能LED材料的性能评估至关重要。 第二部分：从局域激发到能带理论的过渡 本书的核心竞争力在于构建一个连接孤立离子能级和周期性晶体能带的桥梁。我们认为，理解特定材料的光谱特性，必须同时掌握局域效应和周期性效应。 1. 分子轨道理论在固体中的应用： 详细介绍了群论方法在简化分子和晶体中对称性操作上的应用，重点讲解了配位场对称性（Ligand Field Symmetry）如何决定$d$轨道和$p$轨道的能量基态。随后，我们着重探讨了配位场理论（Ligand Field Theory, LFT）如何自然地延展为分子轨道理论（Molecular Orbital Theory, MOT）。本书提供了精确的荷转移（Charge Transfer, CT）和配体到金属（Ligand-to-Metal, LMCT）以及金属到荷（Metal-to-Ligand, MLCT）跃迁的轨道构成分析，并结合X射线吸收近边结构（XANES）数据进行实证分析。 2. 固体的电子结构：从紧束缚到密度泛函理论： 本部分系统回顾了能带理论的基础，但侧重于其在处理局部缺陷和掺杂问题上的局限性。我们深入探讨了密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）在预测激发态性质中的挑战，特别是带隙误差（Band Gap Error）问题。书中详尽比较了标准GGA/LDA泛函与混合泛函（Hybrid Functionals），如HSE06，在预测半导体和绝缘体激发能方面的差异，并提供了如何利用GW近似来校正这些误差的计算流程。 3. 电子结构与传输性质的关联： 我们探讨了如何利用计算得出的电子态密度（DOS）和能带结构，通过玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation）模型，来预测材料的直流电导率和光电转换效率。书中特别关注了费米面附近的态密度（DOS at Fermi Level）对导电性的决定性作用，以及光生载流子寿命与特定缺陷态的关联。 第三部分：高级光谱技术在复杂材料中的解析 本部分聚焦于现代实验技术如何揭示传统方法难以触及的动态过程和电子关联现象。 1. 光致发光（PL）的动力学分析： 除了静态的发射波长，本书强调了时间分辨光致发光（TRPL）在鉴定复合机制中的关键作用。我们详细分析了激子（Exciton）的形成、扩散和湮灭过程，包括单线态和三线态激子的寿命差异。对于钙钛矿等新兴材料，本书提供了分析缺陷态捕获时间常数的实用指南。 2. 吸收光谱的高阶分析： 深入探讨了吸收边外的结构，如X射线吸收精细结构（XAFS），特别是延边吸收精细结构（EXAFS）作为一种局部结构探测工具的应用。我们展示了如何通过傅里叶变换对EXAFS数据进行分析，以确定中心原子周围的配位数和平均键长，即使在无序体系中也能提供精确的几何信息。 3. 拉曼散射与声子谱： 拉曼光谱被视为晶格振动的指纹。本书重点分析了费米共振（Fermi Resonance）和应力诱导的拉曼位移，这些现象揭示了材料内部的应力分布和相变倾向。此外，我们还讨论了非线性拉曼过程（如二阶拉曼散射）在探测高阶电子-声子耦合中的潜力。 总结： 本书不满足于描述“发生了什么”（即观测到的光谱特征），而是致力于解释“为什么会发生”（即背后的电子结构原理）以及“如何利用这些信息”（即计算和实验的交叉验证）。通过将晶体场理论的精确性与能带理论的周期性描述相结合，并辅以先进的计算工具和实验技术，本书为读者提供了一套用于解析任何涉及电子跃迁的凝聚态体系的强大理论和实践框架。本书所涵盖的理论和方法论，直接适用于研究新型催化剂的表面电子态、半导体器件中的界面效应以及磁性材料中的自旋-轨道耦合效应。

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