Redox Systems Under Nano-Space Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Hirao, Toshikazu (EDT)

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:

价格:1638.25元

装帧:HRD

isbn号码:9783540295792

丛书系列:

图书标签:

• Redox Chemistry
• Nanomaterials
• Electrochemistry
• Nanospace Confinement
• Catalysis
• Energy Storage
• Sensing
• Surface Science
• Redox Reactions
• Materials Science

好的，这是一本名为《电子结构与超快动力学：原子尺度下的量子输运研究》的图书简介： 《电子结构与超快动力学：原子尺度下的量子输运研究》 图书简介 本书深入探讨了凝聚态物理学和材料科学的前沿领域，聚焦于原子尺度下电子的结构、相互作用及其在超快时间尺度上的动力学行为。本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，理解物质在微观层面上的量子特性如何决定宏观尺度上的电学、光学和热学性质。我们将重点阐述如何利用先进的理论模型和计算方法，揭示电子在复杂材料体系中输运的内在机制。 第一部分：基础理论与电子结构 本书的开篇将系统回顾凝聚态物理学的核心概念，为理解更复杂的量子现象奠定基础。我们将从量子力学的基本原理出发，介绍布洛赫定理、能带理论以及周期性边界条件下的电子行为。随后，我们将详细探讨电子结构计算的常用方法，特别是密度泛函理论（DFT）的原理、局限性及应用。书中将涵盖如何精确计算半导体、金属和绝缘体的能带结构、态密度以及费米面附近的电子特性。 我们还将深入探讨电子之间的相互作用。这包括平均场近似（如Hartree-Fock方法）以及更精确的克服自相互作用误差的理论，例如GW近似和动态平均场理论（DMFT）。通过这些理论工具，读者将学会如何处理强关联体系中的电子行为，理解莫特绝缘体、重费米子系统以及高温超导等现象背后的微观机理。此外，本书还将介绍如何通过第一性原理计算来预测材料的晶体结构、相变以及对外部扰动（如压力和温度）的响应。 第二部分：量子输运理论 在理解了电子结构之后，本书将转向量子输运的理论框架。我们将从玻尔兹曼输运方程入手，讨论电子在弛豫时间近似下的输运行为，涵盖霍尔效应、Seebeck效应和热导率等基本输运现象。随后，我们将引入更具微观基础的量子输运理论，包括Landauer-Büttiker公式及其在纳米尺度器件中的应用。 本书的重点之一是对拓扑材料的输运特性进行深入分析。我们将详细阐述拓扑绝缘体和拓扑半金属中的受保护的边界态和界面态，解释这些拓扑保护的边缘态如何导致零电阻导电性或反常的霍尔效应。读者将学习如何利用拓扑不变量来表征材料的拓扑性质，并探讨如何通过外场调控拓扑相变。此外，我们还将讨论非厄米物理在输运理论中的兴起，介绍非厄米系统的特征值问题以及其在单向传输和非互易输运中的潜在应用。 第三部分：超快动力学与时间分辨光谱 理解电子的瞬态响应是现代凝聚态物理研究的前沿。本书的第三部分将聚焦于超快动力学，即电子在飞秒到皮秒时间尺度上的行为。我们将介绍阿秒物理学和超快光谱学的基础，包括泵浦-探测技术（Pump-Probe Spectroscopy）的原理。 理论方面，我们将详细阐述如何将时间依赖的密度泛函理论（TDDFT）应用于计算材料对超快激光脉冲的响应。这包括如何模拟电子的激发、能量弛豫和载流子动力学。书中将特别关注非平衡态下的输运问题，例如光激发载流子在材料内部的扩散和复合过程。我们将探讨如何利用这些工具来理解光电转换效率、载流子寿命以及能量传输路径。 此外，本书将涵盖电子-声子相互作用在超快过程中的关键作用。理解电子如何将能量传递给晶格振动（声子），是精确模拟材料热学性质和光热效应的基础。我们将介绍如何结合电子动力学和声子动力学来构建一个完整的非平衡热力学模型。 第四部分：先进材料体系与器件应用 本书的最后一部分将把前述的理论和方法应用于具体的先进材料体系和前沿器件。我们将探讨二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）中的奇异输运现象，包括朗道能级、量子霍尔效应以及电荷密度波的形成与动力学。 在纳米结构方面，我们将分析量子点、纳米线和二维异质结中的量子尺寸效应和界面输运特性。例如，我们将讨论隧穿机制、弹道输运以及如何通过结构设计实现对电子输运的精确控制。 最后，本书还将展望在量子信息和自旋电子学中的应用。我们将讨论如何利用电子的自旋自由度进行信息处理，包括自旋霍尔效应、自旋泵浦以及磁性材料中的自旋波动力学。通过对这些前沿领域的探讨，读者将对如何利用量子力学原理来设计下一代电子和光电子器件有更深刻的理解。 目标读者 本书适合于物理学、材料科学、化学工程等相关专业的硕士生、博士生以及从事凝聚态物理、计算材料学和半导体物理研究的科研人员。对量子输运和超快动力学感兴趣的工程师和高级技术人员也将从中受益。阅读本书需要具备扎实的量子力学和固体物理基础。 核心价值 《电子结构与超快动力学：原子尺度下的量子输运研究》不仅提供了丰富的理论框架，更强调了计算工具的应用，旨在培养读者将微观理论与实验观测相结合的能力，为理解和设计新型功能材料提供坚实的科学基础。本书的撰写风格力求严谨而不失条理，将复杂的物理概念分解为易于理解的步骤，是该领域不可多得的参考书目。

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