Organic Solid State Reactions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Toda, Fumio (EDT)/ Braga, D. (CON)/ D'Addario, D. (CON)/ Giaffreda, S. (CON)/ Grepioni, F. (CON)/ Jo

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:

价格:309

装帧:HRD

isbn号码:9783540229827

丛书系列:

图书标签:

• 有机化学
• 固体反应
• 有机合成
• 反应机理
• 晶体化学
• 材料科学
• 有机材料
• 绿色化学
• 催化
• 合成方法

分子世界的交响：无序结构中的集体行为与功能实现 图书名称：The Symphony of Molecular Worlds: Collective Behavior and Functional Realization in Disordered Architectures 作者：[此处可填写虚构作者姓名，例如：Dr. Alistair Finch & Professor Evelyn Reed] --- 内容提要： 《分子世界的交响：无序结构中的集体行为与功能实现》是一部深入探讨材料科学、凝聚态物理以及化学交叉领域的权威性著作。本书摒弃了对完美晶体结构的传统聚焦，转而将研究的聚光灯投向了无序系统——包括非晶态固体、高熵合金、准晶体、无序聚合物网络以及玻璃态材料。这些系统因其原子或分子排列的随机性与局域有序性的并存，展现出与传统晶体材料截然不同的物理、化学及功能特性。 本书的核心论点在于：在宏观功能得以体现的背后，是无序结构内部微妙的、统计学驱动的集体行为在起作用。 我们不再将“无序”视为缺陷或阻碍，而是将其视为一种独特的、可设计和调控的自由度。 全书共分为七个主要部分，结构严谨，逻辑递进，旨在为研究生、研究人员及工程师提供一套理解和驾驭复杂无序材料的理论框架与实验工具箱。 --- 第一部分：无序的界定与理论基石 (Defining Disorder and Theoretical Foundations) 本部分首先对“无序”进行严格的数学和物理定义，区分了拓扑无序（如缺陷）、化学无序（如合金随机替代）和构象无序（如聚合物链的缠结）。 1. 统计力学与局域结构描述： 重点阐述了径向分布函数（RDF）、配对分布函数（PDF）在无序结构解析中的关键作用。引入了平均场理论（Mean-Field Theory）在处理高度混合系统时的局限性与修正方法。 2. 构象空间探索： 探讨了在构象空间中寻找势能最小值（能量景观/能量荒地理论）的复杂性。详细分析了“跳跃”动力学（如约翰内斯-德鲁德模型）在玻璃转变温度附近的适用性，并对比了其与晶体结构中振动模式的本质区别。 3. 有序-无序相变： 考察了系统如何通过温度、压力或组分变化，从有序态跨越至玻璃态或高熵态的临界点。 第二部分：无序电子结构与传输机制 (Disordered Electronic Structure and Transport Mechanisms) 电子在无序环境中的行为是决定其导电性、半导体特性和磁性的关键。本部分深入研究了电子的局域化现象。 1. 安德森局域化（Anderson Localization）： 详细推导了单杂质模型和三维随机势场中的局域化条件，并探讨了对角无序和无偏序对费米面附近态密度的影响。 2. 变程跳跃导电（Variable Range Hopping, VRH）： 阐述了莫特（Mott）VRH和希夫-安德森（Efros-Shklovskii）VRH模型，分析了在不同温度和维度的无序半导体中，电荷传输的主要路径。 3. 电子-声子耦合： 考察了无序结构中声子谱的展宽，以及这种声子散射如何影响电荷载流子的平均自由程和热电性能。 第三部分：玻璃态材料的动力学谜团 (The Dynamical Enigma of Vitreous Solids) 玻璃态材料是无序结构中最具挑战性的领域之一。本部分集中于描述材料在亚玻璃转变温度以下的行为。 1. 迟滞效应与年龄化（Aging）： 深入分析了结构弛豫时间随时间（甚至比宇宙年龄还长）的非指数增长，以及如何通过“结构时间”的概念来统一描述不同尺度的弛豫过程。 2. 自由体积理论与剪切带形成： 阐述了自由体积（Free Volume）模型如何解释粘性流动的激活能垒，并将其与实验观察到的剪切诱导塑性变形（剪切带）的产生机制联系起来。 3. 非玻恩-泰勒动力学： 探讨了非局部相关函数在描述高粘度液体中集体运动时的必要性，并引入了基于网络拓扑的动力学模型。 第四部分：高熵合金与随机固溶体的设计 (Engineering High-Entropy Alloys and Random Solid Solutions) 高熵合金（HEA）代表了化学无序在金属材料中的前沿应用。 1. 熵稳定化效应： 量化了由随机原子占位带来的混合熵对形成稳定单相固溶体的贡献，并评估了该贡献在多组分系统中的极限。 2. 局域应变与短程有序（SRO）： 分析了尽管整体结构是随机的，但原子间相互作用如何在局部形成倾向于特定键合的短程有序结构，以及这如何影响材料的硬度和延展性。 3. 非晶金属玻璃： 专门讨论了基于高熵体系的金属玻璃的制备（如快速淬火与熔融相分离），及其在增强耐腐蚀性和低温韧性方面的潜力。 第五部分：无序光子学与波的散射 (Disordered Photonics and Wave Scattering) 在光学和声学领域，无序结构提供了一种绕过传统衍射极限的途径。 1. 多次散射与光局域化： 详细分析了光波在随机介质（如多孔材料、乳液）中经历的多次散射过程，并讨论了光子局域化的条件（光子安德森局域化）。 2. 随机介质中的传输函数： 引入了扩散近似和传输方程，用于预测光在高度散射介质中的深度穿透和平均自由程。 3. 梯度与梯度材料： 探讨了如何通过系统地改变无序度（梯度无序）来设计新型的光学器件，例如实现宽带吸收或非对称散射。 第六部分：表征无序的先进工具 (Advanced Characterization Tools for Unordered Media) 准确描述无序结构的挑战性要求发展精密的实验技术。 1. 高分辨率电子显微镜（STEM/HRTEM）： 重点介绍如何利用高角度环形暗场像（HAADF）和像差校正技术，从实验上重建出原子尺度的无序分布图谱，尤其是在层状或纤维状材料中。 2. 超快光谱学在动力学研究中的应用： 阐述了飞秒瞬态吸收光谱如何监测无序介质中激子或载流子的超快弛豫过程，以及如何区分受限的局域态与自由态。 3. 中子/X射线非相干散射分析： 论述了非弹性中子散射（INS）如何直接探测量子无序系统中的低能激发和扩散运动。 第七部分：功能化无序结构的设计原理 (Design Principles for Functionalized Disordered Architectures) 本书的最后一部分将理论和表征转化为实际应用。 1. 多尺度建模与机器学习： 探讨了如何利用分子动力学（MD）模拟、蒙特卡洛（MC）方法结合高通量计算（High-Throughput Computing）来快速筛选具有期望性能的无序结构组分。 2. 响应性无序材料： 讨论了如何设计对外部刺激（如电场、pH值）敏感的无序网络，使其在结构弛豫上表现出可逆的变化，从而应用于传感器和形状记忆材料。 3. 环境稳定性与长程可靠性： 鉴于无序结构通常具有较高的缺陷态密度，本部分探讨了如何通过设计策略（如惰性基质封装或化学钝化）来提高这些材料在苛刻环境下的长期工作稳定性。 --- 本书的独特贡献在于，它提供了一个统一的、以集体动力学和统计物理为核心的视角，来理解和设计那些宏观上具有优异性能的“不完美”材料。它挑战了材料科学中长期存在的“完美结构至上”的观念，为未来的功能材料创新开辟了新的研究路径。

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