具体描述
本书系统地阐述了超导电性的理论、技术和应用。内容包括超导电性的基本概念及基础理论，低温和高温超导材料，超导磁体的设计分析与磁场计算，超导磁体技术，超导磁体的应用，并在阐述超导电子学物理和技术的基础上介绍了超导在电子学技术中的应用等。
本书是一本较全面、系统地介绍超导技术理论和应用的专著。它较好地反映了当前超导电性应用的国际发展水平和我国超导应用研究的新成就。
本书由另科学院电工研究所、物理研究所和北京大学从事超导研究的资深专家和学者撰写，它对从事超导电性应用的科技工作者有很发了的参考价值，对大专院校有关专业的师生也是一本有益的参考书。
探寻物质的极限：当代凝聚态物理前沿研究 书籍名称： 探寻物质的极限：当代凝聚态物理前沿研究 作者： 李文涛 教授，张晓华 博士 出版社： 科学技术文献出版社 出版时间： 2024年5月 --- 内容简介 《探寻物质的极限：当代凝聚态物理前沿研究》是一本面向高年级本科生、研究生以及相关领域科研人员的专业学术著作。本书系统梳理了二十一世纪以来凝聚态物理学领域最具突破性和影响力的几个研究方向，重点阐述了其背后的基本理论框架、关键实验进展以及未来潜在的技术应用前景。全书聚焦于“超越经典范式”的物理现象，旨在引导读者深入理解复杂多体系统中的涌现行为，并掌握分析和解决前沿科学问题的基本方法论。 本书的结构安排严谨，内容覆盖面广，主要分为以下六个核心部分： 第一部分：拓扑物态的几何与代数起源 本部分深入探讨了拓扑学概念如何深刻地重塑了我们对凝聚态系统的理解。我们不再仅仅关注能量和动量的局部性质，而是转向考察系统的整体、全局的拓扑不变量。 1. 晶体动量空间中的拓扑不变量： 详细解析了布洛赫能带中的陈（Chern）数、狄拉克（Dirac）锥点的拓扑荷，以及它们在二维电子气中的实际体现，如量子霍尔效应的非平凡拓扑解释。 2. 拓扑绝缘体与半金属的分类： 区分了不同维度的拓扑绝缘体（TIs）和拓扑晶体绝缘体（TCIs），探讨了它们边界态的保护机制。重点分析了具有时间反演对称性的拓扑非平庸相，如$mathbb{Z}_2$拓扑不变量的计算方法。 3. 高阶拓扑物态（HOTIs）： 介绍了近年来兴起的“阶数”概念，解释了体-边-角态之间的层级关系，并讨论了如何通过构建具有特定对称性的哈密顿量来实现高阶拓扑相的调控。 第二部分：强关联电子系统的非传统序 强关联电子系统是凝聚态物理中最具挑战性的领域之一。本书避开了传统的平均场理论的局限，着重介绍理解电子间复杂相互作用的新工具和新范式。 1. 莫特（Mott）绝缘体与电荷密度波（CDW）： 从库仑相互作用的尺度出发，解释了为什么掺杂不足的氧化物会表现出绝缘性。同时，详细论述了电子-声子耦合在低维材料中引发的电荷密度波的形成机理、相变动力学以及如何通过外场抑制其形成。 2. 重费米子系统与量子临界性： 针对$ ext{f}$电子或$ ext{d}$电子的局域磁矩与导带电子的强耦合现象，构建了混合价态模型。深入剖析了在量子临界点附近，电子的涨落如何驱动宏观物理性质（如比热、磁化率）的非费米液体行为。 3. 新型电子关联效应： 介绍了基于张量网络方法（如DMRG）在解决一维和拟一维强关联问题上的最新进展，并探讨了在二维系统中，如何利用高精度数值模拟来预测如高温超导（未深入展开具体配对机制，而是聚焦于其关联背景）等现象的可能性空间。 第三部分：二维材料的界面工程与范德华异质结 二维材料的发现极大地拓宽了材料设计的自由度。本部分侧重于如何通过原子尺度的堆叠来创造出具有全新物理性质的“人造晶体”。 1. 转角（Twistronics）物理学基础： 详述了魔角石墨烯（Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene, MATBG）的能带结构如何通过小角度转角效应被极大地“展宽”和“平坦化”，从而极大地增强了电子间的相互作用。分析了其在极低掺杂下出现的超导和绝缘相的关联机制。 2. 范德华异质结的能带对齐： 讨论了不同二维材料（如过渡金属硫化物TMDC、黑磷）在垂直堆叠时，由于晶格失配和电子亲和势的差异，形成的能带错位（Type-I, Type-II, Type-III）如何决定了电荷的输运和光电转换特性。 3. 界面电子的调控： 研究了通过引入电场、应变或化学修饰来动态调控界面处能带弯曲和电子相分离的方法。强调了界面物理在开发新型光电器件中的核心作用。 第四部分：非平衡态动力学与光致响应 现代实验技术（如飞秒激光）使得研究系统在极短时间尺度上的动态演化成为可能。本部分关注物质在时间维度上的响应。 1. 超快光谱学基础与时域分析： 介绍了泵浦-探测（Pump-Probe）技术在研究电子、晶格、磁矩弛豫过程中的应用原理。重点阐述了如何从时域信号中反演系统的振动模式和弛豫时间常数。 2. 光激发下的量子相变： 探讨了利用强激光脉冲将系统驱动至非平衡态，从而诱导出“暂态”或“永恒”的全新物态。例如，光诱导超导（Kondo效应的瞬态增强）和光晶格效应。 3. 非平衡态下的拓扑保护： 讨论了在时间依赖的哈密顿量作用下，拓扑性质的保护机制是否依然有效，以及如何设计周期性光脉冲来打开或关闭拓扑边界态。 第五部分：新型量子信息载体的探索 本部分将目光投向了凝聚态系统中寻找稳定、可操控的量子比特的可能性。 1. 马约拉纳费米子与拓扑量子计算： 详细介绍了如何通过半导体纳米线与超导体的界面实现马约拉纳零能模的束缚态。讨论了其在实现拓扑量子计算中的优势——对局域涨落的免疫性，并回顾了实验上寻找和验证其非阿贝尔统计特性的关键证据。 2. 自旋电子学的前沿： 关注于如何利用电子的自旋自由度进行信息存储和处理。涵盖了自旋霍尔效应、自旋泵浦效应在非磁性材料中的产生机理，以及室温下磁性材料的斯格明子（Skyrmion）的产生、操控和稳定性问题。 第六部分：计算凝聚态物理的范式革新 随着计算能力的飞速增长，理论与计算的结合日益紧密。本部分介绍了当前主流的数值方法及其在解决复杂问题中的局限与突破。 1. 密度泛函理论（DFT）的局限与超越： 批判性地分析了标准DFT在描述强关联、范德华相互作用以及激发态谱时的系统误差，并介绍了如GW近似和动理学平均场理论（DMFT）等高精度方法。 2. 张量网络与量子蒙特卡洛： 深入讲解了在格点模型求解中，矩阵乘积态（MPS）在低维系统中的高效性，以及量子蒙特卡洛（QMC）在处理费米子系统中的符号问题及其在特定情况下的规避策略。 --- 本书特色： 1. 理论深度与实验关联紧密： 每章都附有详细的“实验观测与理论解读”案例分析，确保读者能够将抽象的数学描述与实际的物理测量联系起来。 2. 强调方法论： 不仅介绍“是什么”，更侧重于“如何分析”和“如何计算”，为有志于从事第一性原理计算或复杂模型解析的学生提供坚实的方法论基础。 3. 面向未来挑战： 本书的选材紧跟最新的《自然》、《科学》和《物理评论快报》等顶级期刊的讨论热点，确保内容的前沿性和时效性。 通过阅读《探寻物质的极限》，读者将能够建立起一个宏大而精密的现代凝聚态物理知识体系，为在这一充满活力的学科中做出创新性贡献做好充分准备。
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