Physical and Non-Physical Methods of Solving Crystal Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Cambridge University Press

作者:Michael M. Woolfson

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2005-09-08

价格:USD 55.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521019385

丛书系列:

图书标签:

• 晶体结构
• 结构解析
• X射线衍射
• 中子衍射
• 电子衍射
• 计算方法
• 物理方法
• 非物理方法
• 晶体学
• 结构因子

《探寻物质的隐秘秩序：晶体结构解析的艺术与科学》 在浩瀚的科学宇宙中，物质的结构是理解其性质、功能乃至生命起源的关键。而晶体，作为一种高度有序的物质形态，其内部排列的原子、分子或离子构成了微观世界中最具规则的美学典范。然而，这种微观的秩序往往隐藏在肉眼无法触及的维度，揭示其秘密，便是晶体结构解析的迷人领域。《探寻物质的隐秘秩序：晶体结构解析的艺术与科学》一书，将带领读者踏上一段深入探索晶体结构解析精妙技艺与深邃理论的旅程，揭示物质世界最根本的奥秘。 本书并非一本枯燥的教科书，而是一次对科学探索精神的赞颂，一次对人类智慧如何穿透物质表象、抵达其核心结构的生动描绘。我们将从晶体学最基础的概念入手，循序渐进地探讨各种解析技术，从经典的衍射方法到前沿的成像技术，全面展示现代科学如何赋予我们“看见”原子排列的能力。 第一章：晶体的语言——对称性与周期性的基石 晶体并非无序的堆叠，它们遵循着严格的几何规则。本章将深入浅出地介绍晶体的基本概念：晶格、晶胞、晶面以及至关重要的对称性。我们将学习如何用数学语言描述晶体的重复单元，理解布拉维格子和空间群是如何构建起晶体的微观骨架。通过对各种对称元素（如旋转轴、反演中心、镜面）的解析，读者将初步领略到晶体结构的内在逻辑。我们将探讨晶体学是如何将抽象的几何概念与真实的物质世界联系起来，为后续的解析技术奠定坚实的理论基础。 第二章：光影的舞蹈——X射线衍射：揭开晶体结构的“X”面目 X射线衍射，堪称是晶体结构解析的“黄金标准”。本章将详细阐述X射线如何与晶体中的电子云相互作用，产生具有特定规律的衍射图样。我们将深入理解布拉格定律的物理意义，以及如何通过分析衍射斑点的强度、位置和积分强度来推断晶体内部原子的位置和类型。本书将涵盖粉末衍射和单晶衍射两种主要方法，详细介绍它们的实验原理、仪器设备、数据采集和初步处理过程。读者将了解如何从模糊的衍射图案中提取出有价值的结构信息，正如侦探从蛛丝马迹中还原犯罪现场。 第三章：中子的低语——中子衍射：透视轻原子与磁性世界的秘密 如果说X射线擅长捕捉重原子，那么中子衍射则在中性原子和磁性结构的研究中扮演着不可或缺的角色。本章将介绍中子衍射的独特优势， namely，中子不带电荷，因此能够更深入地穿透物质，并与原子核发生作用，尤其对轻原子（如氢）的探测具有无与伦比的灵敏度。此外，中子本身具有磁矩，使其成为研究晶体材料磁有序结构的强大工具。我们将探讨中子源的类型、中子探测器的工作原理，以及如何通过中子衍射来解析含氢化合物、分子晶体以及各种磁性材料的精细结构。 第四章：电子的轨迹——电子衍射与显微成像：从二维到三维的微观透视 电子，作为物质的基本组成单元，其行为也蕴含着丰富的结构信息。本章将聚焦电子衍射，探讨其与X射线衍射的异同，以及在纳米材料和薄膜研究中的应用。我们将深入了解透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）的工作原理，以及它们如何结合电子衍射技术，提供高分辨率的二维和三维结构成像。本书将详细介绍高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）如何直接“看见”晶格条纹，以及如何利用电子能量损失谱（EELS）和能量色散X射线谱（EDX）等技术，实现原子层面的成分分析和结构表征。 第五章：理论的翅膀——结构解析的计算方法与算法 实验数据的获得只是结构解析的第一步，如何从纷繁复杂的数据中“重建”出三维结构，则离不开强大的计算工具和精巧的算法。本章将深入探讨结构解析中的理论计算方法。我们将介绍傅里叶变换在衍射数据处理中的核心作用，以及 Patterson 函数、直接法、重原子法等经典解析方法的原理。此外，我们还将探讨基于模型的精修（Rietveld 精修）技术，如何通过不断优化晶体模型与实验数据之间的吻合度，获得高精度的结构参数。本书将引导读者理解结构解析中的“相位问题”及其解决策略，以及现代计算方法如何极大地提高了结构解析的效率和准确性。 第六章：拓展的视野——非传统衍射方法与新技术 晶体结构解析的领域一直在不断发展，新的技术和方法层出不穷。本章将介绍一些非传统的衍射方法，例如同步辐射X射线衍射，其高强度和可调谐性极大地提高了衍射数据的质量和解析效率，尤其适用于微小样品和快速过程的研究。我们还将探讨时间分辨衍射技术，如何捕捉材料在动态变化过程中的结构演变。此外，本书还将展望一些前沿技术，如高能X射线衍射、凝聚态物理中的先进散射技术，以及它们在材料科学、凝聚态物理、化学、生物学等交叉领域的应用前景。 第七章：数据的沉淀——结构精修与验证：从模型到真实 获得初步的原子坐标只是结构解析的中间环节，如何确保所得结构的准确性和可靠性，则是最终的目标。本章将详细阐述结构精修的原理和步骤。我们将学习如何通过最小二乘法优化晶体模型参数，以最小化计算数据与实验数据之间的偏差。同时，我们将介绍各种结构质量判据，如 R 因子、GOF 值等，以及如何通过多种方法相互验证，确保结构的合理性。本书还将探讨结构解析中可能遇到的挑战，如孪晶、微晶、缺陷等，以及如何克服这些困难，获得可靠的结构信息。 第八章：结构的意义——从原子排列到宏观性质的连接 晶体结构的解析并非终点，而是理解物质功能的起点。本章将带领读者将目光从微观的原子排列，转向宏观的材料性质。我们将探讨晶体结构如何影响材料的力学性能、电学性质、磁学行为、光学特性以及化学反应活性。通过具体的实例，例如超导材料的特殊晶格结构，催化剂表面的活性位点，以及药物分子的空间构象如何影响其药理作用，本书将生动地展示晶体结构解析的实际价值和深远影响。 第九章：应用的光芒——晶体结构解析的广泛领域 晶体结构解析技术已经渗透到科学研究的各个角落，并催生了众多突破性的发现。本章将展示晶体结构解析在不同领域的广泛应用。我们将看到它如何在材料科学中指导新材料的设计与开发，例如高性能合金、功能陶瓷、新型半导体材料等；如何在化学中揭示反应机理、分子识别机制，例如药物分子的作用原理、催化剂的活性中心；如何在地球科学中解析矿物形成过程、地壳演化规律；如何在生物学中阐明蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构，从而理解生命过程的分子机制，例如酶的催化机制、病毒的感染途径。通过一系列精彩的案例，读者将深刻体会到晶体结构解析作为一把“通用钥匙”，解锁了不同学科领域的无数谜题。 结语：永恒的探索——晶体结构解析的未来展望 晶体结构解析是一个充满活力和不断进化的领域。本书的最后，我们将展望晶体结构解析的未来发展趋势。从人工智能在结构解析中的应用，到利用先进光源和探测器实现更快速、更精确的测量，再到对复杂体系（如非晶态材料、生物分子复合物）的结构解析能力的提升，都预示着更加激动人心的探索等待着我们。 《探寻物质的隐秘秩序：晶体结构解析的艺术与科学》旨在为所有对物质世界及其内在规律感兴趣的读者提供一条清晰而深刻的探索路径。无论您是材料科学家、化学家、物理学家，还是对科学充满好奇心的学生，本书都将为您打开一扇通往微观世界奥秘的大门，让您领略晶体结构解析的艺术之美与科学之严谨，并激发您对未知世界的不懈追求。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆