Symmetry and Structural Properties of Condensed Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lulek, T.; Lulek, B.; Kuzma, M.

出品人:

页数:478

译者:

出版时间:2001-6

价格:516.00元

装帧:

isbn号码:9789810239312

丛书系列:

图书标签:

• 凝聚态物理
• 对称性
• 晶体结构
• 材料科学
• 固体物理
• 结构性质
• 物理学
• 凝聚态
• 材料
• 对称群

凝聚态物质的对称性与结构：原理、应用与前沿 这本书深入探讨了凝聚态物质领域中两个至关重要的概念：对称性与结构。我们相信，对这些基本原理的深刻理解，是解锁物质世界奥秘，并驱动前沿科学技术发展的关键。本书将带领读者从宏观的晶体结构到微观的电子排布，循序渐进地揭示对称性如何在塑造物质性质中扮演核心角色，以及结构如何决定了材料的宏观行为。 核心内容概览： 本书的编排旨在提供一个全面而系统的学习体验，涵盖了从基础概念到复杂应用的各个层面。 第一部分：对称性的数学基石与物理体现 群论基础： 本部分将从群论的数学框架入手，介绍群、子群、陪集、同态、同构等基本概念，并重点阐述点群和空间群在描述晶体对称性中的核心作用。读者将学习如何系统地分类和表示各种对称操作，理解对称元素（如旋转轴、反演中心、镜像平面）的几何意义，以及它们如何组合构成完整的点群和空间群。 晶体学中的对称性： 深入讨论了晶体结构中的周期性、晶格、晶胞、倒格子等概念，并详细阐述了国际晶体学联合会（ICDD）提供的14种布拉维点阵和230种空间群的分类系统。我们将结合具体的例子，展示如何确定已知晶体的空间群，以及空间群如何精确描述晶体内部原子的排列方式。 对称性与物理性质的联系： 这一部分是本书的重中之重。我们将系统地介绍对称性对物质各项物理性质的影响，包括： 弹性与力学性质： 对称性如何决定材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比等，以及各向同性与各向异性的起源。 介电与压电性质： 讨论对称性对电极化、电致伸缩、压电效应、焦电效应等现象的限制与允许。 磁性： 深入分析磁对称性（磁点群和磁空间群）如何决定磁有序（铁磁、反铁磁、亚铁磁）的类型、磁矩的方向以及磁各向异性。 光学性质： 探讨对称性如何影响材料的光学各向异性、双折射、非线性光学效应等。 热力学性质： 分析对称性对热膨胀、热导率等热力学参数的影响。 第二部分：结构表征与分析的现代方法 晶体结构解析技术： 本部分将重点介绍实验上确定凝聚态物质结构的关键技术，包括： X射线衍射（XRD）： 详细阐述布拉格定律，单晶衍射和粉末衍射的原理，以及如何从衍射图谱中解析出晶体结构、晶格常数、相成分等信息。 中子衍射： 介绍中子衍射的独特性质（对轻原子敏感，无电荷相互作用），以及其在磁结构和氢原子定位等方面的优势。 电子衍射： 讨论透射电子显微镜（TEM）中的电子衍射模式，以及其在微小晶体和薄膜结构分析中的应用。 非晶态物质的结构研究： 扩展讨论了非晶态物质（如玻璃、聚合物、非晶合金）的结构研究方法，包括短程有序、无规线圈模型、瞬时结构等概念，并介绍同步辐射X射线散射、中子散射等技术在研究其局域结构和动力学行为中的应用。 计算模拟与结构预测： 介绍密度泛函理论（DFT）等第一性原理计算方法在预测和验证材料结构中的重要作用。探讨晶格动力学、声子谱计算以及相变理论，如何帮助我们理解结构的稳定性与演化。 第三部分：对称性与结构在凝聚态物质中的前沿应用 功能材料的设计与开发： 铁电与压电材料： 介绍如何利用晶体对称性选择和设计高性能的铁电体和压电体，应用于传感器、执行器、存储器等领域。 磁性材料： 探讨新型磁性材料（如磁性纳米粒子、多层膜）的结构与对称性对其宏观磁性能的影响，以及在数据存储、自旋电子学等领域的应用前景。 拓扑材料： 介绍拓扑相和拓扑相变的概念，强调对称性在保护拓扑物性中的关键作用，并展望其在量子计算等领域的潜力。 二维材料： 深入分析石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料独特的层状结构与对称性，以及由此产生的电子、光学和催化等特性。 相变与临界现象： 运用对称性破缺的理论，解释不同相变（如铁电相变、超导相变、磁相变）的普适性规律，并讨论其在统计物理中的重要性。 对称性与催化、吸附： 探讨固体表面和界面的对称性如何影响吸附质的取向、反应活性以及催化剂的性能。 新型结构材料： 介绍金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）等新型多孔材料的结构设计原理，以及其在气体分离、储能、催化等领域的广阔应用前景。 本书特色： 理论与实践并重： 本书不仅系统阐述了对称性与结构的理论基础，还结合了大量的实验数据和案例，帮助读者建立直观的理解。 概念的深度挖掘： 我们力求深入挖掘对称性与物质性质之间内在的联系，避免流于表面。 前沿性的视角： 本书关注凝聚态物理领域的最新发展，将对称性与结构的概念延伸至新兴材料和前沿课题。 清晰的逻辑结构： 全书内容循序渐进，从基础到深入，从原理到应用，为读者提供一条清晰的学习路径。 本书适合于物理学、化学、材料科学、矿物学等相关专业的本科生、研究生以及科研人员。无论您是对凝聚态物质的宏观性质感到好奇，还是希望深入理解其微观机制，本书都将为您提供宝贵的知识财富。我们相信，掌握了对称性与结构的精髓，您将能更好地理解和预测物质世界的行为，并为未来的科学探索和技术创新奠定坚实的基础。

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我花了整整一个周末的时间来“品味”这本书的某些章节，特别是关于拓扑绝缘体的那一部分。坦白说，这个领域我一直觉得是高不可攀的“空中楼阁”，充满了抽象的数学构造。然而，这本书的作者仿佛拥有某种魔力，他把那些高维度的概念，通过一系列精心设计的思想实验，巧妙地“降维”到了我们可以直观感知的层面。例如，书中关于“手性”的讨论，不再仅仅是抽象的群论操作，而是通过一个生动的例子——想象一个在无限平面上行走的粒子，其运动轨迹如何被对称性所约束——让我们对角动量和拓扑不变量有了更深刻的直觉理解。更让我惊喜的是，作者在批判性分析现有理论框架时，展现出的那种严谨而又充满激情的学术态度。他不会盲目崇拜权威，而是敢于提出质疑，并引导读者思考“为什么是这样？”而不是“就这样！”这种治学态度，对于正在摸索研究方向的年轻人来说，无疑是一剂强心针。

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如果说这本书有什么地方让人感到“吃力”，那可能就是它对细节的极致追求了。在某些涉及低对称性点群的讨论中，作者几乎是逐一核对了每一个可能的旋转轴和反射面对称操作，并详细推导了相应的特征值方程。对于那些只是想快速了解宏观性质的读者来说，这部分内容可能会显得有些冗长和繁琐。然而，正是这份“唠叨”和“较真”，使得这本书在作为案头参考书时价值无可替代。我曾遇到一个实验数据分析中的小问题，涉及到某种特定晶体结构的不可约表示。市面上大多数参考书只会给出结果，而这本书却完整地展示了从基础群公理到最终矩阵表示的完整推导过程。这种详尽性，让我能够追溯到理论的源头，确保自己对所用工具的适用范围有着绝对清晰的认识，避免了“知其然不知其所以然”的窘境。

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这本书的论述风格，用一个词来形容，那就是“水滴石穿”。它不像某些教科书那样，上来就给你一堆密集的公式轰炸，而是循序渐进，层层递进。我特别欣赏作者在构建理论体系时的逻辑架构。他总是先从最基础的物理直觉入手，比如晶体的周期性、最小能量原理，然后一步步引入必要的数学工具——傅里叶变换、群表示论等。这些工具的引入并非突兀，而是紧密围绕着解决某个特定的物理问题。比如，在讨论俄歇尔（Ausserer）模型的电子能带结构时，作者花了大量的篇幅去解释为什么选择倒易空间（Reciprocal Space）作为描述工具，这比单纯给出薛定谔方程的解要有效得多，因为它直接揭示了电子在周期势场中的运动规律。读完这一部分，我感觉自己不是在背诵知识点，而是在亲手搭建一个物理世界的模型，这种参与感是其他同类书籍所不具备的。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调配上精妙的几何图形，立刻就抓住了我的眼球。我是一个对物理学中的美学有着近乎偏执追求的人，而这本书的装帧无疑完美地契合了这一点。翻开扉页，首先映入眼帘的是一段简短却有力的前言，它没有过多地陷入晦涩的术语，而是用一种近乎诗意的语言，阐述了对称性在自然界中的普遍性和重要性。我立刻感觉到，作者不仅仅是在罗列公式，更是在引导我们去欣赏隐藏在物质结构背后的和谐之美。阅读过程中，我发现作者在讲解那些复杂的晶体学概念时，总是能够巧妙地穿插一些历史典故或者生活中的例子，这极大地降低了理解门槛。比如，当他描述布拉维点阵时，他会引用古代建筑中拱门的结构来做类比，这种接地气的讲解方式让我这个非专业背景的读者也能迅速抓住核心要点。整本书的排版非常考究，留白得当，使得那些复杂的图示和数学推导并不会显得拥挤不堪，眼睛在长时间阅读后也不会感到疲劳，这对于一本专业书籍来说，是非常难得的体验。

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这本书的价值，绝不仅仅在于它所涵盖的知识点有多么前沿或全面，而在于它成功地在“理论的严谨性”与“物理的直观性”之间搭建了一座坚固的桥梁。我发现自己对于“结构决定性质”这句话有了全新的体会。以前，这只是一句口号；现在，通过书中对晶体缺陷、位错运动以及铁电性本质的深入剖析，我开始能够“看见”原子排列的微小变化是如何通过链式反应，最终宏观地影响到材料的机械强度、导电性乃至光学响应。作者的行文风格，时而如一位严谨的数学家，逻辑链条密不透风；时而又像一位富有激情的哲学家，引导我们思考物质世界的终极规律。这种多变而又统一的叙事风格，使得每一次重读都能发现新的感悟，它真正做到了将复杂的凝聚态物理，呈现出一种令人信服的、内在自洽的美感。

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