Low-Dimensional Molecular Metals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Toyota

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2007-1

价格:189

装帧:精装

isbn号码:9783540495741

丛书系列:

图书标签:

• Molecular Metals
• Low-Dimensional Systems
• Organic Conductors
• Charge Transfer Salts
• Conducting Polymers
• Materials Science
• Condensed Matter Physics
• Electronic Properties
• Crystal Structure
• Magnetism

凝练的结构，磅礴的潜力：新型材料与微观世界的深度交织 《低维分子金属》 （Low-Dimensional Molecular Metals）是一部深度聚焦于新型功能性有机与无机杂化材料的专著。本书以严谨的实验物理和化学原理为基础，系统阐述了如何通过精密的分子设计与自组装过程，构建出具有奇异电子传输特性的一维（1D）和二维（2D）结构体系。全书旨在为材料科学家、凝聚态物理学家以及化学工程师提供一个理解和指导低维电子行为的理论框架和实验工具箱。 第一部分：低维电子系统的基础理论与构建单元 本书的开篇奠定了理解低维电子行为的理论基石。我们深入探讨了维度限制如何从根本上改变电子的能带结构、散射机制以及相互作用强度。 1.1 维度与电子态的重构： 详细分析了从三维（3D）到准一维（quasi-1D）和准二维（quasi-2D）系统中，狄拉克锥、费米面形貌以及电子-声子耦合的显著变化。重点讨论了范霍夫奇点（Van Hove Singularities）在低维系统中对导电性、磁性和超导性的调控作用。书中包含了对皮珀尔斯-戴森（Peierls-Dyson）模型在实际分子体系中的适用性修正，解释了在室温下低维金属可能出现的电荷密度波（Charge Density Waves, CDW）的形成机制及其对电荷输运的抑制效应。 1.2 分子构建基石：轨道工程与晶体堆积： 本书的核心在于“分子”层面。我们详细剖析了用于构建高导电性骨架的关键分子单元，如富勒烯衍生物、酞菁（Phthalocyanine）核心、四硫富瓦烯（TTF）及其受体等。阐述了如何通过π电子离域性、分子间的有效重叠积分（Overlap Integrals）以及分子轨道对称性匹配，来预测和优化导电路径。 1.3 构筑自下而上的有序结构： 重点研究了超分子自组装（Supramolecular Self-Assembly）在形成精确一维链或二维层状结构中的作用。涵盖了氢键网络、π-π堆积作用、范德华力以及卤素键的定向控制。书中提供了大量的单晶X射线衍射（SC-XRD）案例分析，解析了分子堆积模式（如“Ladder”型、”Herringbone”型）如何直接决定了电荷传输的有效维度。 第二部分：新兴的低维电子态与输运现象 在理论和结构构建的基础上，本书转向对复杂低维体系中涌现出的独特电子现象的深入探究。 2.1 准一维体系中的激子与极化激元： 针对基于导电聚合物或有机半导体纳米线，我们探讨了激子（Exciton）动力学的特殊性。由于库仑相互作用在低维系统中被显著增强，电子-空穴对的束缚能极高。书中详细分析了准一维波导效应如何影响激子的寿命和扩散长度，并介绍了等离激元（Plasmon）与分子振动模式耦合（电子-声子耦合）的机制，这对于设计高效的光电器件至关重要。 2.2 零维到一维的量子限制效应： 研究了当材料尺寸缩小至数十纳米以下时，量子限域效应对材料特性的影响。这包括量子尺寸效应导致的能隙拓宽或收窄，以及量子隧穿（Quantum Tunneling）在分子间跳跃导电中的主导地位。提供了分析纳米线和量子点阵列中非弹性电子隧穿谱（Inelastic Tunneling Spectroscopy, IETS）数据的具体方法。 2.3 低维体系中的界面物理与异质结： 现代器件离不开异质界面。本书探讨了在分子/无机半导体界面或分子链/分子链界面处形成的肖特基势垒（Schottky Barriers）和内建电场。通过开尔文探针力显微镜（KPFM）等表面分析技术，解析了界面电荷转移和能级匹配对整体导电性能的限制与优化。特别关注了界面电子态的轨道失配问题。 第三部分：先进表征技术与功能化策略 成功的低维材料研究依赖于精确的表征手段和灵活的分子修饰。 3.1 瞬态光谱学在动力学研究中的应用： 为了捕获电荷在分子骨架上的瞬态行为，本书详细介绍了飞秒瞬态吸收光谱（Femtosecond Transient Absorption Spectroscopy）的应用。重点解析了如何区分由电荷分离、载流子俘获和激子湮灭所引起的吸收峰偏移和衰减动力学，从而量化电荷的迁移率（Mobility）和寿命（Lifetime）。 3.2 显微镜技术揭示结构-性能关系： 除了常规的结构分析，书中还介绍了先进的透射电子显微镜（TEM）技术，用于直接观察分子晶体的晶格缺陷、畴边界以及维度转变点。讨论了扫描隧道显微镜（STM）在原子尺度上解析分子轨道局域态密度（LDOS）和表面电荷分布的实际操作。 3.3 分子工程调控电荷迁移路径： 最后，本书系统地总结了通过取代基工程（如引入强吸电子或供电子基团）来精确调控分子的最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）能级的策略。阐述了如何通过引入具有不对称电子特性的官能团，实现电荷传输的单向性，为设计单向导电材料奠定基础。 结语： 《低维分子金属》不仅是对现有知识体系的梳理，更是对未来研究方向的展望。它鼓励读者超越传统的块状材料范式，深入探索维度受限环境中蕴含的物理化学奇迹，为开发下一代高性能、柔性、可穿戴的电子器件提供坚实的理论和实验支撑。本书是高层次研究人员和研究生不可或缺的参考读物。

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