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出版者:Oxford University Press, USA

作者:John C. H. Spence

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:2009-2-15

价格:USD 85.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780199552757

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• Electron Microscopy
• High Resolution
• TEM
• STEM
• Microscopy
• Materials Science
• Nanomaterials
• Microstructure
• Imaging
• Analysis

图书简介：《晶体结构与材料科学前沿》 聚焦原子尺度的革命：从基础理论到尖端应用 本册专著《晶体结构与材料科学前沿》是一部深度聚焦于现代固体物理、晶体学、以及前沿功能材料设计与表征的权威性学术著作。本书旨在为材料科学家、凝聚态物理学家、化学家以及高年级研究生提供一个全面、深入且高度前沿的知识框架，用以理解和操控物质在原子尺度上的排列规律及其宏观性能表现。 本书的叙事结构清晰，从基础的晶体几何与对称性原理出发，逐步深入到复杂的电子结构理论和先进的实验表征技术，最终落脚于当前最受关注的几类新型功能材料的开发与应用。全书共分为六个主要部分，涵盖了超过二十章的深度论述。 --- 第一部分：晶体结构基础与衍射理论的深化 本部分奠定了理解周期性结构的基础。我们超越了标准教科书对布拉维点阵和空间群的简单介绍，着重探讨了非欧几里得晶体学在拟晶材料（Quasicrystals）和拓扑绝缘体边界态描述中的应用。 第1章：对称性的数学框架：详细梳理了群论在描述晶体对称性中的严格应用，特别是对高维表示论在分析电子能带结构时的必要性进行了深入阐述。引入了李群的概念，为后续讨论连续对称性转变（如磁性相变）做准备。 第2章：X射线、电子与中子衍射的定量分析：本章的核心在于从理论推导到实际数据解析的桥梁。我们不仅讨论了劳厄方程和布拉格定律，更重点分析了高能同步辐射光源（High-Energy Synchrotron Sources）下衍射峰的强度、轮廓（Profile）与精细结构（Fine Structure）。特别关注了粉末衍射（Powder Diffraction）中的Rietveld精修方法，以及如何利用非晶体散射（Non-Crystalline Scattering）信息重建短程有序结构。对于电子衍射，深入探讨了束缚电子与自由电子的散射因子差异，以及在薄膜材料分析中存在的动力学衍射效应（Dynamical Diffraction Effects）的校正方法。 第3章：缺陷、堆垛层错与非周期性结构：本部分关注偏离理想周期的结构。详细分类了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）的热力学形成能和对材料力学性能的影响。对于共格晶界（Coherent Grain Boundaries）的原子结构建模，采用了基于最小能量原理的嵌入式原子模型（Embedded Atom Method, EAM）的理论基础，以解释界面能的来源。 --- 第二部分：电子结构与能带理论的现代视角 本部分是理解材料物理性质的理论核心，重点关注如何精确计算和解释电子在周期性势场中的行为。 第4章：密度泛函理论（DFT）的进阶应用：本书避免了对Kohn-Sham方程的简单复述，而是深入探讨了当前面临的理论挑战。重点剖析了后-DFT时代的计算方法，如精确地描述范德华力（vdW-DF）的理论修正，以及处理强关联体系（Strongly Correlated Systems）的DMFT（Dynamical Mean-Field Theory）方法。通过具体的案例分析，展示了如何通过选择合适的泛函（如GGA+U或HSE06）来准确预测半导体带隙与磁性材料的居里温度。 第5章：拓扑材料的电子结构：这一章是本书最具时效性的内容之一。系统阐述了如何通过拓扑不变量（如Chern数、Z2不变量）来分类和识别拓扑材料。详细讨论了能带反演（Band Inversion）的物理机制，并结合$k cdot p$微扰理论解释了狄拉克锥和外尔点的形成条件，强调了晶体对称性在保护拓扑性质中的关键作用。 第6章：晶格动力学与声子输运：结合密度泛函计算，本章探讨了晶格振动的量子力学描述。除了计算声子色散关系，更着重于非谐性（Anharmonicity）对热导率的影响。引入了玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation, BTE）的求解框架，以及如何利用第一性原理计算声子散射率（Phonon Scattering Rates）来预测复杂氧化物和半导体材料的热电性能。 --- 第三部分：先进实验表征技术（聚焦结构解析） 本部分将理论与实验技术紧密结合，侧重于利用散射技术和显微技术获取原子尺度信息。 第7章：透射电子显微镜（TEM）的定量成像：本书不侧重于操作指南，而是深入其物理原理。详细分析了像差（Aberration）对高分辨率图像的影响，以及椭球像差校正仪（Aberration Correctors）带来的突破。重点讨论了高角度环形暗场（HAADF）成像的Z对比机制的精确标定，以及如何利用焦点序列成像（Focal Series Imaging）结合Ptychography技术进行亚埃级的三维原子构型重建。 第8章：谱学与结构探针的互补：整合了多种原位（In-situ）和非原位谱学方法，用以揭示材料在激发下的动态结构变化。讨论了X射线吸收近边结构（XANES）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）如何提供局域几何结构（配位数、键长）的精确信息，及其与远程序结构信息（如XRD）的互补关系。同时，探讨了拉曼光谱在区分不同晶型和监测相变过程中的敏感性。 --- 第四部分：功能材料的结构-性能关联 本部分聚焦于当前材料科学界最活跃的几个领域，展示如何通过对晶体结构或电子结构的精细调控来设计新功能。 第9章：钙钛矿材料的结构稳定性与缺陷工程：聚焦于光电转换领域的颠覆性材料。深入分析了有机-无机杂化钙钛矿中摇摆运动（Tilting and Rotation）对能带结构的影响。重点探讨了晶界钝化的原子机制，以及如何通过引入尺寸效应（Size Effect）的二维层状结构来提高器件的长期稳定性。 第10章：磁性材料的结构耦合：阐述了磁有序（如反铁磁性、铁磁性）与晶格畸变之间的磁致伸缩和磁电耦合现象。详细解析了多铁性材料中，电极化与磁化之间的相互作用如何通过结构应变场来介导，以及如何利用应变工程来控制磁畴结构。 第11章：二维材料的异质结与界面物理：探讨了范德华异质结的构建原理。重点分析了晶格失配（Lattice Mismatch）在零维到一维纳米结构形成中的作用，并深入讲解了Moiré超晶格（Superlattice）的形成机制，及其如何导致原本的电子结构发生根本性的重构，从而产生新的光物理性质。 --- 第五部分：极端条件下的结构响应 本部分关注材料在非标准热力学条件下的行为，这对深空探索和高压物理至关重要。 第12章：高压下的相变与晶格动力学：基于爱因斯坦和德拜模型的修正，探讨了静水压力对晶格常数和声子频率的影响。重点讨论了金刚石砧电池（DAC）技术中样品的受力状态，以及如何通过原位X射线衍射监测材料在数百万个大气压下的结构演化路径，例如液态金属的形成或新颖离子晶体的出现。 第13章：超快激光诱导的结构弛豫：分析了飞秒激光脉冲对电子和晶格的瞬时激发。重点讨论了非热态模型（Non-thermal Melting），即如何利用超快电子衍射来直接“拍摄”原子在光激发下偏离平衡位置的运动轨迹，从而揭示相变过程中的过渡态结构。 --- 第六部分：计算材料学的未来方向 第14章：机器学习与材料基因组计划：本章探讨了如何将先进的机器学习模型（如高斯过程回归、神经网络）与高通量计算数据相结合，以加速新材料的筛选过程。重点讨论了如何设计有效的结构描述符（Descriptors）来表征晶体结构，使其能被深度学习模型有效利用，从而预测材料的性能而非仅仅重复已知的物理规律。 通过对上述前沿领域的全面覆盖和深入剖析，《晶体结构与材料科学前沿》旨在推动读者对物质微观世界的理解达到一个新的高度，激发更多基于原子尺度设计的创新性研究工作。本书的论述风格严谨、数据翔实，是高层次材料科学研究不可或缺的参考手册。

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这本书的书名，"High-Resolution Electron Microscopy"，本身就充满了科技感和探索的魅力。我一直对那些隐藏在日常事物之下的微观世界充满好奇，而电子显微镜无疑是打开这个世界的钥匙。我期望这本书能够为我打开一扇通往原子和分子层面的大门，让我能够以一种前所未有的方式去“看”和“理解”物质的构成。我猜想，这本书会详细介绍电子显微镜的工作原理，从电子枪发射电子束，到样品与电子束的相互作用，再到最终成像的过程，每一步都充满了精妙的设计和科学的智慧。我尤其对那些能够实现“高分辨率”的技术细节感到好奇，比如如何克服电子束的衍射效应，如何减少像差，如何获得清晰锐利的图像。我希望能在这本书中看到大量的实际应用案例，展示高分辨率电子显微镜是如何在各个领域发挥巨大作用的。例如，在材料科学中，它如何帮助我们分析材料的微观结构，从而改进材料的性能；在生物学中，它如何揭示细胞器的精细构造，帮助我们理解生命活动的奥秘；在物理学中，它又如何帮助我们观察和研究量子现象。我期待这本书能够用清晰易懂的语言，配合精美的图例，将这些复杂的技术和深刻的科学原理呈现出来，让我能够从中获得系统的知识和深入的理解。

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这本书不仅仅是一本关于技术的说明手册，更是一次科学探索之旅的邀请函。当我翻开第一页，我就被一种严谨而又充满激情的学术氛围所吸引。我猜想，作者一定是一位在电子显微镜领域有着深厚造诣的专家，他/她将带着读者，从基础的光学原理，一步步深入到量子力学和电磁学的范畴，去理解电子束是如何被聚焦、偏转，并最终与样品相互作用，产生我们所看到的图像的。这种科学的严谨性让我非常着迷，我希望这本书能够详尽地解释每一个关键的技术细节，比如电子枪的工作原理、透镜的设计、样品制备的方法，以及图像的形成和处理过程。我尤其关注那些能够提升分辨率的关键技术，比如球差校正器，它们是如何克服传统光学仪器的衍射极限，从而实现原子尺度的成像的。我期待书中能够用大量的图解和示意图来辅助说明这些复杂的技术概念，让即使是初学者也能够轻松理解。同时，我也希望能看到一些具体的应用案例，展示高分辨率电子显微镜是如何在各个科学领域推动研究进展的。例如，在材料科学中，它如何帮助我们理解材料的微观结构与宏观性能之间的关系，从而设计出更优异的新材料。在生物学中，它又如何让我们窥探细胞内部的精细结构，解析生命活动的分子机制。这本书仿佛是一本百科全书，汇集了尖端的科学知识和技术成就，我希望能从中获得系统的、深入的理解。

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翻开这本书，一股浓厚的学术气息扑面而来，《High-Resolution Electron Microscopy》这个书名就如同一个响亮的宣告，预示着一次关于微观世界深入探索的旅程。我一直对那些肉眼不可见的精巧结构充满着探究的欲望，而电子显微镜，尤其是高分辨率电子显微镜，正是实现这种探究的利器。我希望这本书能够全面、系统地介绍电子显微镜的各个方面，从基础的物理原理，到复杂的技术实现，再到实际的应用案例。我期待书中能够详细解释电子枪的工作机制，电磁透镜如何聚焦电子束，以及各种探测器如何捕捉和记录信息。我尤其对如何实现“高分辨率”这一目标的技术细节非常感兴趣，比如像差校正技术，它们是如何突破衍射极限，实现原子尺度的成像的。我希望书中能够包含大量的、高质量的电子显微镜图像，这些图像本身就是科学的美的体现，它们将直观地展示物质世界的精美绝伦，从晶格结构的排列，到细胞器的复杂构造。我希望这本书能够不仅仅停留在技术的介绍，更能通过丰富的应用案例，展现高分辨率电子显微镜在材料科学、生物学、医学、纳米技术等众多领域所发挥的关键作用，以及它为科学家们带来的突破性发现。

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初次拿到这本书，它的厚重感和精美的排版就给我留下了极佳的第一印象。书中的扉页上简洁的“High-Resolution Electron Microscopy”几个字，就如同一个郑重的承诺，预示着一场关于微观世界奥秘的深度探索即将展开。我一直认为，对于任何一门科学技术，最能打动读者的莫过于其直观的、令人惊叹的成果展示，而高分辨率电子显微镜正是这一领域的翘楚。我期待着书中能够包含大量令人震撼的图像，这些图像不仅仅是科研数据的堆砌，更是一种科学之美、自然之美的极致展现。想象一下，能够清晰地看到单个原子的排列，或者纳米材料的晶格结构，甚至细胞器的精细构造，那种视觉冲击力将是无与伦比的。我希望这本书能够不仅仅停留在技术的介绍层面，更能深入挖掘高分辨率电子显微镜在不同学科领域所扮演的关键角色。例如，它如何帮助我们理解催化剂的表面结构，从而优化化学反应的效率；或者如何揭示病毒的形态和感染机制，为疾病的治疗提供新的思路；又或者如何观察半导体材料的缺陷，从而提升电子器件的性能。我希望这本书能够用生动的语言，讲述科学家们如何利用这一强大的工具，解决了一个又一个困扰人类已久的科学难题。它应该是一本既有深度又有广度的著作，既能满足专业研究者的需求，也能激发普通读者的科学兴趣。

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在众多科技书籍中，《High-Resolution Electron Microscopy》这个书名立刻吸引了我，它承诺着一次深入微观世界的奇幻之旅。我一直对那些隐藏在日常事物之下的精妙结构充满着无限的遐想，而高分辨率电子显微镜无疑是窥探这些奥秘的最强大工具。我期待这本书能够详细阐述电子显微镜的原理，不仅仅是简单的描述，而是深入到电子光学、电磁场以及量子力学的层面，去理解它是如何实现超乎寻常的成像能力的。我希望书中能够用清晰的图解和详尽的文字，解释诸如电子枪、聚焦透镜、探测器等关键部件的工作机制，以及如何通过各种技术手段来提高成像的分辨率和对比度。我特别关注书中关于样品制备的部分，因为我知道，即使拥有最先进的显微镜，不恰当的样品制备也可能导致无法获得有价值的信息。我希望能够了解到各种不同类型样品的制备方法，以及它们在实验中的注意事项。此外，我更期待书中能够展示一系列令人惊叹的电子显微镜图像，这些图像将是书中技术讲解的生动佐证，它们将带领我深入材料的晶体结构，探索细胞的精细构造，甚至观察分子的奇妙形态。这本书将是我了解和学习高分辨率电子显微镜知识的重要入口。

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这本书的书名，"High-Resolution Electron Microscopy"，带着一种技术的力量感和科学探索的深度。我一直对那些肉眼无法看见的微观世界充满了好奇，而电子显微镜无疑是打开这个神秘领域的重要工具。我非常希望这本书能够详尽地介绍电子显微镜的科学原理，不仅仅是浮光掠影式的介绍，而是深入到电子的产生、加速、聚焦、与样品相互作用，以及最终成像的整个过程。我期待书中能够用清晰的图示和严谨的语言，解释各种关键技术，比如如何实现高分辨率成像，如何克服像差，以及各种探测器的技术原理。我尤其希望能够了解到电子显微镜在不同学科领域的广泛应用，例如在材料科学中，它如何帮助我们理解材料的微观结构与性能的关系，从而设计出更优异的新材料；在生物学中，它如何帮助我们观察细胞器、病毒以及蛋白质等精细结构，从而揭示生命活动的奥秘；在纳米技术中，它又如何助力我们设计和制造新型纳米器件。我希望这本书能够提供丰富的案例研究，展示科学家们是如何利用高分辨率电子显微镜来解决实际问题，推动科学前沿的。这本书就像一本通往微观世界的指南，我迫不及待地想跟随它去探索那些未知的领域。

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这本书的标题，"High-Resolution Electron Microscopy"，单单是这几个词就足以点燃我对微观世界的探索热情。我一直对那些隐藏在日常事物之下、肉眼无法企及的精妙结构充满着好奇，而高分辨率电子显微镜无疑是揭示这些秘密的终极武器。我期望这本书能够深入浅出地阐述电子显微镜的工作原理，从电子的产生、加速、聚焦，到样品与电子束的相互作用，再到最终形成图像的整个过程，都应该有详尽的解释。我特别想了解的是，如何实现“高分辨率”这一目标，以及有哪些关键的技术突破克服了传统光学显微镜的限制。我希望书中能够包含丰富的、高质量的电子显微镜图像，这些图像将是理解复杂概念的最佳载体，它们将带领我“亲眼”看到原子排列的规律、分子链的结构，以及细胞内部的微观构造，那种视觉的冲击力将是无可比拟的。我希望这本书能够展示电子显微镜在不同科学领域的广泛应用，例如在材料科学中用于分析材料的微观结构和缺陷，在生物学中用于观察细胞的动态过程和病毒的结构，在纳米技术中用于设计和制造新型纳米器件，通过这些鲜活的案例，我希望能更直观地理解这项技术所带来的科学进步和创新。

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这本书的封面设计就给我留下了深刻的印象，那是一种非常沉稳的蓝色，配上银色的字体，在书架上散发出一种低调而又充满学术气息的光芒。我一直对微观世界充满了好奇，尤其是那些肉眼无法企及的精妙结构，而电子显微镜无疑是探索这个世界的利器。我期待着这本书能够带领我进入一个全新的维度，去感受原子、分子层面的奇妙景象。我希望它能用通俗易懂的语言，为我揭示电子显微镜背后的科学原理，解释它是如何实现如此高分辨率成像的。当然，我更希望能看到书中包含大量的、高质量的电子显微镜图像，这些图像本身就是艺术品，它们将直观地展示物质世界的精美绝伦。想象一下，能够亲眼“看到”DNA的双螺旋结构，或者蛋白质的复杂折叠，那种震撼一定是难以言喻的。这本书的书名暗示了其内容的高度专业性，这让我既兴奋又有些许敬畏。我希望能在这里找到关于不同种类电子显微镜的介绍，比如透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM），它们各自的优势和适用范围，以及它们是如何在材料科学、生物学、纳米技术等众多领域发挥作用的。我渴望了解那些在研究前沿工作的科学家们，是如何利用这些强大的工具来突破科学认知的界限，发现新的材料，解释生命过程的奥秘，或者解决工程上的难题。这本书就像一扇通往未知世界的门，我迫不及待地想推开它，去一探究竟。

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《High-Resolution Electron Microscopy》这个书名，就如同一个召唤，邀请我踏上一段探索微观世界的非凡旅程。我一直对那些肉眼无法触及的精细结构怀有强烈的好奇心，而高分辨率电子显微镜无疑是窥探这些秘密的最佳工具。我希望这本书能够提供关于电子显微镜技术的深入讲解，不仅仅是表面的介绍，而是深入到其背后的物理原理，例如电子的波动性、电磁场对电子束的影响，以及如何通过精密的控制来实现高分辨率成像。我期待书中能够详细介绍不同类型的电子显微镜，比如透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM），以及它们各自的工作原理、优缺点和适用范围。我特别关注那些能够提升分辨率和图像质量的技术，比如球差校正和低剂量成像技术，它们是如何克服光学限制，揭示更微观的细节。我非常希望书中能够包含大量的、令人惊叹的高分辨率电子显微图像，这些图像不仅是科学研究的成果，更是科学之美的极致展现，它们将带领我领略原子、分子层面的奇妙景象。此外，我也期待书中能够展示电子显微镜在各个领域的创新应用，例如在材料科学中用于分析纳米结构，在生物学中用于研究病毒和细胞器，在医学中用于诊断疾病等等，通过这些案例，我希望能更深刻地理解这项技术的重要价值。

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这本书的封面设计，简约而不失专业感，散发着一种严谨的学术气息，让我对即将展开的阅读充满了期待。我一直对肉眼不可见的微观世界充满着浓厚的兴趣，而“高分辨率电子显微镜”这个词组，本身就代表着一种极致的视觉探索能力。我希望这本书能够深入浅出地解释电子显微镜的核心技术，从电子的产生、加速、聚焦，到样品与电子束的相互作用，再到最终图像的形成与分析，每一个环节都应该得到细致的阐述。我特别期待书中能够详尽介绍如何实现“高分辨率”，比如各种克服像差的先进技术，以及它们在实际应用中的重要性。我渴望看到书中能够包含丰富的、高质量的电子显微镜图像，这些图像不仅仅是数据的展示，更是科学发现的直观证据，它们将带领我领略物质世界令人惊叹的精巧与复杂。我希望这本书能涵盖电子显微镜在不同领域的广泛应用，从材料科学的微观结构分析，到生物学对细胞和分子的深入研究，再到纳米技术的创新发展，每一个案例都应该充分展现高分辨率电子显微镜所带来的突破性进展。这本书仿佛是一座宝库，我希望从中能够挖掘出关于微观世界的深刻见解和前沿知识。

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