Optical Properties of Metal Clusters pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kreibig, Uwe/ Vollmer, Michael

出品人:

页数:0

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价格:99

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isbn号码:9780387578361

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• 金属簇
• 光学性质
• 金属纳米粒子
• 表面等离子体
• 光吸收
• 光散射
• 光谱学
• 量子尺寸效应
• 材料科学
• 纳米光学

凝聚态物质中的电子结构与光谱学探究 图书名称： 凝聚态物质中的电子结构与光谱学探究 作者： [此处填写作者姓名，例如：张伟，李明] 出版社： [此处填写出版社名称，例如：科学出版社] 出版年份： [此处填写出版年份，例如：2023] --- 内容简介： 本书深入探讨了凝聚态物质体系中电子结构的复杂性及其对宏观物理性质的决定性影响，重点聚焦于运用先进的光谱学技术来揭示这些微观机制。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿实验方法的广泛知识体系，旨在为物理学、材料科学、化学以及相关工程领域的研究人员和高年级学生提供一本全面且深入的参考著作。 第一部分：凝聚态电子结构理论基础 本书的开篇部分为读者奠定了理解凝聚态体系电子行为的必要理论基础。我们首先回顾了固体物理学的基本概念，包括晶格振动、布洛赫定理以及能带理论的构建。重点阐述了周期性势场中电子波函数的性质，以及能带结构如何决定材料的导电性、光学响应和热力学特性。 随后，书中详细介绍了描述电子相互作用的关键理论框架。这包括了对平均场理论（如哈特里-福克方法）的系统性梳理，并深入探讨了如何通过引入电子关联效应来更精确地描述真实材料中的电子行为。我们引入了密度泛函理论（DFT）作为计算电子结构的强大工具，详细讨论了不同泛函（如LDA, GGA, Meta-GGA）的适用范围、优缺点及其在计算禁带宽度、电荷密度分布和晶格常数方面的应用实例。特别地，本书对如何处理具有强关联性的系统（如过渡金属氧化物和稀土化合物）中的电子结构问题进行了专门的章节讨论，强调了Hubbard模型及其变体在理解Mott绝缘体和相变中的关键作用。 此外，书中还涉及了更高级别的电子结构描述方法，如多体微扰论（GW方法），用于精确计算激发态性质，特别是单粒子激发光谱和激子效应。通过扎实的理论铺垫，读者将能够理解实验观测到的现象背后的微观物理图像。 第二部分：先进光谱学技术原理与应用 本书的第二部分将焦点转移到实验技术上，详细剖析了用于探测凝聚态电子结构的各种主要光谱学方法。我们认为，理论计算必须与精密的实验测量相结合，才能全面揭示材料的本质。 A. 光吸收与反射光谱学： 本章系统阐述了宏观光吸收和反射测量的基本原理，包括光的穿透深度、菲涅尔方程的应用以及与介电函数$varepsilon(omega)$的直接关系。重点分析了范霍夫奇异点（Van Hove singularities）如何影响吸收边，以及在半导体和金属中观察到的等离激元共振现象。书中提供了如何从实验光谱中反演出光学常数（折射率$n$和消光系数$k$）的实用方法，并讨论了傅里叶变换红外光谱（FTIR）在识别分子振动和晶格振动模式方面的应用。 B. 光电子能谱学（Photoelectron Spectroscopy, PES）： 光电子能谱被视为直接探测电子能量分布的“金标准”技术。本书详细介绍了光电子能谱的物理基础，包括光电效应的量子解释。随后，我们深入探讨了几种主要类型的PES： 1. 角分辨光电子能谱（ARPES）： 这是研究表面和体相电子能带结构最直接的手段。书中详细解释了如何通过测量电子的发射角和动能来重建电子的准动量$mathbf{k}$，并展示了ARPES在揭示费米面、狄拉克锥以及高能区激发方面的突破性成果。我们讨论了不同光源（如同步辐射光源）的优势，以及在低温和高压环境下进行ARPES测量的实验挑战。 2. X射线光电子能谱（XPS）： 侧重于芯能级信息。书中阐述了XPS如何用于元素分析、化学态识别和氧化态确定。我们探讨了化学位移现象的物理起源，并讨论了俄歇衰变过程在分析特定材料中的辅助作用。 3. 紫外光电子能谱（UPS）： 专注于价带和功函数测量。通过比较UPS和XPS的结果，读者将学会如何构建完整的电子能级图。 C. 散射光谱学与低能激发态探究： 为了探测电子-声子相互作用、磁激发和低能电子态，本书引入了散射技术： 1. 拉曼散射光谱（Raman Spectroscopy）： 详细解释了汤姆逊散射与拉曼散射的差异，重点分析了电子-声子耦合对拉曼峰的展宽和频移的影响。书中还包括了对非线性拉曼效应（如表面增强拉曼散射，SERS）的介绍，后者在纳米材料和界面研究中至关重要。 2. 非弹性X射线散射（IXS）： 作为一种高能探测手段，IXS能够直接测量电子的能量损失和动量转移，从而提供关于电子-电子关联函数和集体激发（如等离子体振荡）的直接信息。我们阐述了如何从IXS截面中提取共振非弹性X射线散射（RIXS）数据，以研究低能磁激发和电荷转移过程。 第三部分：电子结构与光学响应的耦合案例研究 最后一部分，本书通过具体的材料体系案例，展示了如何将前述的理论工具和实验技术有机结合起来，解决复杂的物理问题。 案例一：二维材料中的激子物理： 我们以石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）为例，探讨了二维体系中独特的库仑相互作用和激子束缚能。书中分析了如何利用电场调控（Stark效应）和泵浦-探测光谱来测量激子的寿命和跃迁选择性。这部分强调了晶格结构（如反演对称性破缺）如何影响光学选择定则和极化依赖性。 案例二：强关联体系中的相分离与电子结构重构： 针对具有d电子或f电子的复杂氧化物，书中研究了电子结构如何驱动结构相变和电荷/磁有序。利用DFT+U方法计算出的低能激发态与XPS/ARPES实验结果进行对比，揭示了价态涨落和轨道极化在驱动材料功能（如电阻开关）中的作用。 案例三：界面与异质结的电子态调控： 在半导体异质结构中，界面处的能带弯曲和电荷转移是核心物理现象。本书通过分析能带失配引起的内建电场，解释了光电器件中载流子分离效率的机制。我们利用XPS/UPS对界面能级进行精确测量，并结合理论计算，指导了界面工程的优化方向。 总结 《凝聚态物质中的电子结构与光谱学探究》力求成为一本桥梁性的著作，连接理论物理的抽象框架与前沿实验技术的实际操作。通过对电子结构理论的深度挖掘和对先进光谱学方法的系统介绍，本书旨在培养读者分析复杂多体系统、解释实验数据并预测新材料性质的综合能力。内容组织强调物理图像的构建，确保读者不仅掌握技术细节，更能深刻理解凝聚态物质中电子行为的内在逻辑。

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这本书的书名听起来充满了学术的严谨性与前沿的探索欲，着实让我对其中蕴含的深奥知识产生了浓厚的兴趣。然而，当我翻开这本书的目录和前言时，我发现它似乎更像是一部专注于特定纳米尺度材料光响应机制的深度研究报告集，而非我所期望的那种涵盖金属团簇光学特性的宏观、微观乃至量子层面全面梳理。例如，我原以为书中会对等离子激元共振在不同尺寸和形状金属团簇上的系统性转变给出详细的、易于理解的阐述，并辅以经典的洛伦兹模型和更现代的密度泛函理论（DFT）计算结果对比分析。但实际上，内容似乎过于侧重于实验数据和复杂的谱学分析，很多基础概念的引入显得仓促，对于非该领域内高度专业的读者来说，建立起清晰的知识框架具有相当的挑战性。整体而言，它更适合那些已经对团簇物理有深入了解的研究人员，用作特定实验结果的参考手册或进展汇报，而非作为拓宽视野或入门学习的教材。它缺少那种引导性的叙述，将复杂的物理现象梳理成清晰的脉络，而是直接跃入了高阶的理论探讨与晦涩的公式推导之中，让人在探寻其光学奥秘的旅途中感到有些迷失方向。

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我带着寻找关于“尺寸效应”和“环境依赖性”的深入讨论的期望来阅读此书，但遗憾地发现，这些本应是金属团簇光学研究的核心议题，在书中却被处理得相当表面化且缺乏系统性对比。书中提到了不同尺寸下峰位的漂移现象，但对于驱动这种漂移的微观电子结构变化（例如费米能级附近电子态密度的重整化）的深入分析不足。更令人失望的是，书中几乎没有系统性地讨论溶剂极性、表面配体效应，甚至惰性气体基质环境对团簇光学响应的精确调制作用。这些外部因素往往是理解和控制团簇光特性的关键“旋钮”。我期待能看到一个详细的矩阵，对比惰性气体、有机溶剂和真空环境下，同一批次团簇（比如银十聚体）的光谱差异，并尝试用理论模型去拟合这些差异背后的电子-声子耦合或界面极化效应。这本书似乎将团簇光学性质的探讨限定在理想化的、孤立体系的理论框架内，对于追求实际应用和可控性的读者而言，这种“真空球中理论”的倾向性，使得它在指导面向实际器件开发方面显得力不从心。

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这本书的排版和图表质量简直令人不敢恭维，这对于一本探讨“光学性质”的专业书籍来说，无疑是一个致命的缺陷。光学，顾名思义，高度依赖于视觉化的呈现，无论是吸收光谱、散射截面图，还是高分辨透射电子显微镜（HRTEM）拍摄的团簇形貌照片，都需要清晰、精确的图形来支撑理论的论证。然而，书中的许多插图灰度层次感极差，线条模糊不清，甚至有些关键的能量分布图上的坐标轴标签小到几乎无法辨认。这迫使我不得不反复查阅附录中的数据表，试图从枯燥的数字中重建图形所要表达的物理图像，这极大地削弱了阅读的流畅性和信息获取的效率。坦白说，这感觉就像是匆忙赶工的会议摘要集被强行装订成了精装本。如果作者能在图表制作上多投入一些精力，哪怕是牺牲掉几页纯文字的冗余论述，这本书的学术价值和实用性都会得到质的飞跃。视觉传达在科学著作中绝非可有可无的点缀，它直接关系到读者能否直观、快速地把握住研究的核心发现和对比的细微差别。

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这本书的语言风格极其沉闷和碎片化，仿佛是将不同时间、由不同课题组产出的、未经过统一编辑的博士论文章节拼凑在一起。很多段落充斥着大量技术术语的堆砌，却很少有清晰的、高屋建瓴的总结或过渡句来引导读者从一个复杂概念平滑地过渡到下一个。阅读过程更像是在穿越一片密集的知识迷宫，每走一步都需要停下来反复咀嚼才能确定自己是否理解了当前讨论的物理背景。例如，在讨论表面等离激元共振（SPR）的衰减机制时，作者频繁地在小极化子模型、自由电子近似和体等离子体激发之间切换，而没有明确指出每种模型在何种尺寸或能量尺度下具有最高的适用性。这种缺乏清晰逻辑线索的写作方式，不仅拖慢了阅读速度，更严重阻碍了知识的内化和整合。它更像是一份技术档案的原始记录，而非一部精心编撰的学术专著，对于需要快速掌握该领域核心知识的科研新人来说，其知识吸收效率极其低下。

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我原本期望这本书能提供关于金属团簇光学性质研究的前沿展望，特别是与新兴技术，如单分子光谱学、非线性光学响应或量子计算领域潜在应用的联系。然而，书中对这些“未来方向”的探讨非常简略和保守，仅仅是在最后一章做了一笔带过的泛泛而谈。例如，关于高次谐波产生（HHG）在超快激光与团簇相互作用中的潜力，书中仅用了不到两页的篇幅提及，且缺乏对增强机制的深入分析，比如电子-空穴分离动力学如何影响非线性响应的阈值。对于关注如何将基础光学研究转化为突破性技术的读者来说，这本书的格局显得过于“内敛”和“保守”。它似乎沉醉于对已知现象的精确测量和理论验证，却对那些最具颠覆性的、跨学科的应用前景缺乏足够的想象力和分析深度。因此，它更像是一部“总结过去”的经典文献汇编，而非一部“擘画未来”的创新指南，这使得它在当前快速发展的材料科学领域中，其前瞻性价值大打折扣。

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