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出版者:湖南教育出版社

作者:解思深

出品人:

页数:169 页

译者:

出版时间:1999年04月

价格:11.1

装帧:平装

isbn号码:9787535515612

丛书系列:科学家谈物理

图书标签:

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深入探索物质的奥秘：凝聚态物理学前沿专题精选 本书旨在为物理学、材料科学及相关工程技术领域的科研人员、高等院校师生以及对前沿科学充满热情的读者，提供一个全面而深入的窗口，领略当代凝聚态物理学的核心进展与挑战。 本书汇集了近年来凝聚态物理学多个关键研究方向的最新成果与理论洞察。我们聚焦于那些在基础科学理论和尖端技术应用中具有重大影响力的课题，力求通过严谨的论述和丰富的实例，构建一个结构清晰、内容前沿的知识体系。 --- 第一部分：拓扑与新奇量子态的发现 在凝聚态物理学的版图中，拓扑概念的引入无疑是近十年来最激动人心的发展之一。本部分将详细阐述如何利用拓扑不变量来区分和描述物质的电子能带结构，超越了传统的对称性分类方法。 第一章：拓扑绝缘体与拓扑半金属的理论基础 我们将从布洛赫定理出发，系统回顾体能带理论的局限性。随后，引入贝里曲率（Berry Curvature）、贝里相位（Berry Phase）等核心数学工具，阐释它们在电子输运性质中的关键作用。重点讨论了二维和三维拓扑绝缘体（如量子霍尔效应的非整数量子霍尔效应实现、$mathbb{Z}_2$ 拓扑不变量的计算方法）。对于拓扑半金属，我们将深入剖析狄拉克（Dirac）锥和外尔（Weyl）锥的物理起源，解释费米面附近的线性色散关系如何导致独特的线性磁阻效应和高迁移率载流子。通过微观模型，如海辛格（Haldane）模型、拉什巴（Rashba）模型，读者可以理解如何通过晶体结构设计或外部扰动（如应力、电场）来“拓扑工程化”材料。 第二章：高阶拓扑现象与非厄米系统 本章超越了传统的边缘态（1D）和角点态（0D），探讨了更高阶的拓扑保护态，例如拓扑晶体绝缘体和拓扑声子晶体。尤其值得关注的是，我们引入了非厄米（Non-Hermitian）物理的概念。在开放系统中，能量不再是严格守恒的，这导致了诸如“奇点”（Exceptional Points, EPs）的出现，EPs 带来了比传统简并点更强的非互易性响应。本书详细分析了非厄米系统在光子学和声学中的实现途径，以及它们在构建单向器件和高灵敏度传感方面的前景。 --- 第二部分：强关联电子体系的复杂性 强关联电子体系是凝聚态物理学中最富挑战性的领域之一，电子之间的库仑排斥作用不再是微扰，而是主导了材料的宏观性质，催生了诸如 Mott 绝缘体、高熵合金和高温超导等现象。 第三章：Mott 物理与电子关联的量化 本章从 Hubbard 模型出发，阐明了电子关联如何导致金属-绝缘体转变（Mott 转变），即使在费米面附近有电子存在。我们着重介绍了动力学平均场理论（DMFT）这一现代强关联研究的基石工具，以及如何利用它来处理晶格效应和温度依赖性。此外，还将探讨“电子-空穴涨落”在驱动某些材料从金属态向磁性或有序态转变中的关键作用。 第四章：量子自旋液体与低维关联系统 量子自旋液体（Quantum Spin Liquid, QSL）是一种“电子纠缠的海洋”，其基态中自旋之间存在长程量子纠缠，但不具有经典意义上的磁序。本书详细介绍了 Kitaev 相互作用在实现二维 QSL 方面的核心地位，以及如何通过实验手段（如中子散射、$mu$ 子自旋弛豫）来探测其分数激发（如任意子）。同时，本部分也将涵盖一维系统中的 Luttinger 液体理论，解释了链状材料中电子的准粒子行为如何被“斩断”为非费米子液体。 --- 第三部分：先进实验技术与计算模拟方法 理论的突破需要强大的实验验证和计算模拟的支撑。本部分将聚焦于理解和运用当前最前沿的研究工具。 第五章：表征技术的前沿进展 本书不侧重于介绍经典的输运测量，而是强调高空间分辨率和极端条件下的表征技术。重点介绍角分辨光电子能谱（ARPES）的最新进展，特别是如何利用高亮度同步辐射光源和聚焦技术实现对界面、缺陷和异质结中电子态的精确描绘。同时，也将讨论扫描隧道显微镜（STM）在局域态密度测量和原子级操控中的新应用，例如如何利用 STM 尖端诱导局域电子态的改变。 第六章：从第一性原理到机器学习辅助的材料发现 计算凝聚态物理已成为新材料设计不可或缺的一部分。本章回顾了基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算的局限性，特别是在处理电子关联和激发态问题时的挑战。接着，我们将详细介绍如何利用GW 近似和贝特（Bethe-Salpeter）方程来准确预测材料的光学性质和激发能。最后，本章将展望机器学习（ML）和高通量计算在加速材料筛选和参数空间探索中的潜力，如何通过构建和训练神经网络来预测特定晶格结构下的电子结构特征。 --- 第四部分：跨尺度耦合与界面物理 现代凝聚态物理越来越重视材料内部不同尺度（电子、晶格、磁性）之间的耦合效应，以及界面对整体性能的决定性影响。 第七章：电子-声子耦合与热电效应 本章关注晶格振动（声子）与电子行为的相互作用。详细分析了声子散射对电子迁移率的影响，并深入探讨了热电材料中的关键参数：塞贝克系数（Seebeck Coefficient）、电导率和热导率。讨论了如何通过材料工程（如引入纳米结构、调控晶格缺陷）来“解耦”电子和声子输运，以期实现高热电优值（ZT）。 第八章：异质结与二维材料的界面效应 二维材料（如石墨烯、过渡金属硫族化物 TMDs）因其独特的范德华力结合方式，使得构建原子级精确的异质结成为可能。本章探讨了不同二维材料堆叠方式所产生的层间相互作用（如扭转角度依赖的莫尔电子学效应）。分析了界面电荷转移、能带错位（Band Alignment）如何影响界面处的势垒特性、光电转换效率以及新型二维磁性/超导器件的构筑。 --- 结语： 本书力求在理论的深度与前沿的广度之间取得平衡，为读者提供一个理解当代凝聚态物理复杂性和魅力的坚实基础。通过对拓扑、强关联、先进表征及界面物理的系统性梳理，我们期望激发读者对下一代电子、量子材料及其潜在颠覆性应用的深入思考与探索。

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这本书的出现，无疑是我近来在知识探索道路上的一大惊喜。我一直对那些能够彻底改变我们生活方式的科学突破感到着迷，而高温超导，正是其中最具代表性的一项。我迫切地想知道，这本书是否能为我解答关于“高温”的定义，它究竟能达到怎样的温度范围，以及它与我们日常生活中的“高温”概念有多大的区别。更重要的是，我希望能从书中深入理解高温超导的内在机制，那些隐藏在微观粒子间的奇妙互动，是如何最终导致宏观上电阻的消失。作者是否会提及一些关于量子力学和固体物理学的相关知识，并以一种相对易于理解的方式呈现给读者？我非常期待能够看到书中对一些关键理论的阐释，比如那些超越了传统BCS理论的解释。同时，我也对高温超导的潜在应用充满了好奇，它是否能够真正实现能量传输的零损耗，从而彻底改变全球能源的格局？书中是否会探讨相关的技术挑战和未来的发展趋势？这本书，在我眼中，是一本能够激发我无限想象，并引领我走向科学前沿的启迪之作。

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这本书真是让我大开眼界！我一直对物理学的各个领域都抱有浓厚的兴趣，特别是那些能够颠覆我们对世界基本认知的理论。高温超导这个概念，单单听名字就充满了神秘感和科技的魅力，让我充满了好奇。我迫不及待地想深入了解，到底是什么样的条件，能够让材料在如此“高温”——相对于传统的超导临界温度而言——下展现出神奇的零电阻特性。这本书的封面设计也给我留下了深刻的印象，简约而又不失专业感，预示着内容会非常扎实。我尤其期待能够看到关于超导机理的详细解释，比如BCS理论之外，是否存在其他更宏大的理论框架能够囊括高温超导现象。当然，我也很好奇，如果这项技术能够广泛应用，会对我们现有的能源传输、磁悬浮列车、医疗设备（比如核磁共振成像）等领域带来怎样的革命性变化。作者在书里是否会探讨这些实际应用的前景和面临的挑战呢？我希望能从中获得一些关于未来科技发展的灵感和前瞻性的思考。总而言之，这本书在我心中已经占据了一个非常重要的位置，我把它看作是通往理解现代物理前沿领域的一扇窗口，充满了学习和探索的期待。

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刚拿到这本《高温超导》（平装），就迫不及待地翻阅起来。虽然我不是专业科研人员，但对科学的浓厚兴趣驱使我想要了解这个领域。书中的一些章节，尤其是介绍不同类型超导材料的发现历程，让我惊叹不已。那些科学家们在无数次的实验和理论探索中，是如何一步步接近真相的？每一次突破背后，都蕴含着怎样的智慧和毅力？我特别好奇，书里会不会深入到材料科学的层面，介绍这些超导材料的微观结构，以及这些结构是如何影响其宏观性质的？比如，那些铜氧化物陶瓷材料，在原子尺度上是如何协同作用，从而产生如此奇特的电学行为？而且，作者在描述这些复杂概念时，是否能够做到通俗易懂，即便是我这样的业余爱好者也能有所领悟？我希望这本书不仅能给我带来知识上的满足，更能激发我对科学研究方法和创新精神的思考。或许，在某个不经意的章节，我能找到一些启发，看待我自身工作中的问题，也能换个角度。这本书，在我看来，不仅仅是一本科普读物，更是一种对人类探索未知精神的致敬。

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一直以来，我对那些能够改变世界的“黑科技”都充满了无限遐想。高温超导，绝对算得上是其中最引人注目的一个。拿到这本书，我首先关注的是它是否能为我揭示出这项技术的“魔力”所在。我希望能从书中了解到，究竟是什么样的物理原理，让某些材料在特定的温度下，能够电阻瞬间消失，仿佛变成了一个完美的导体。这与我们日常生活中对电阻的认知完全不同，简直是不可思议。我期待作者能够详细解释那些复杂的量子效应，比如库珀对的形成，以及它们在高温超导材料中扮演的角色。同时，我也想知道，在书里，是否会有关于如何“制造”出这些高温超导材料的介绍？从原材料的选择，到合成工艺的控制，再到最终的性能测试，每一个环节是否都有其独特的讲究？我希望能看到一些具体的例子，哪怕是理论上的设想，也能让我对这项技术的实现过程有一个更直观的认识。这本书，在我看来，是通往理解一项可能颠覆人类文明的伟大科学成就的钥匙。

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坦白说，我拿到这本书的时候，内心是带着一丝忐忑的。高温超导，这个词本身就带着一股“高冷”的气息，我担心内容会过于晦涩难懂，充满各种复杂的数学公式和专业术语，让我望而却步。然而，当我翻开书页，一种意想不到的阅读体验扑面而来。作者似乎非常有意识地在平衡科学的严谨性和可读性。那些历史性的发现，是如何在故事性的叙述中展现出来，让读者能够感受到科学探索的波澜壮阔。我特别关注书里是否会对“高温”这一概念进行一个清晰的界定，它究竟是相对传统超导的“高温”，还是在常温常压下就能实现的超导？这对我理解其潜在的应用价值至关重要。另外，我还在期待书中能够探讨一下，目前高温超导研究还面临哪些关键性的难题？是理论上的瓶颈，还是实验上的限制？只有了解了这些，才能更全面地认识这项技术的成熟度以及未来的发展方向。这本书，对我而言，就像是在探索一个充满挑战但又极具潜力的未知领域，我渴望通过它，找到那些隐藏在科学深处的答案。

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一本介绍超导及超导材料的科普书 关于温度要提示 是相对绝对零度较高温度（任然很低） 而不是字面意义上的高温（高于零摄氏度）

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