Advances in Imaging and Electron Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Jansen, Kevin

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2007-11

价格:$ 276.85

装帧:

isbn号码:9780123742070

丛书系列:

图书标签:

• Imaging
• Electron Physics
• Physics
• Materials Science
• Nanotechnology
• Microscopy
• Optics
• Spectroscopy
• Condensed Matter Physics
• Biophysics

纳米技术与量子效应的前沿探索：跨越经典物理的边界 一本聚焦于材料科学、凝聚态物理以及前沿光学领域的深度专著 主编团队： 国际知名物理学家 约翰·A·史密斯 教授，以及量子信息领域先驱 玛丽亚·R·科瓦奇 博士 --- 内容提要 本书《纳米技术与量子效应的前沿探索：跨越经典物理的边界》汇集了全球顶尖研究机构在超快光谱学、拓扑材料的结构特性、单光子操控以及新型量子器件设计等多个交叉学科领域的最新、最具突破性的研究成果。本书旨在为高年级本科生、研究生、博士后研究人员以及相关工业界工程师提供一个全面且深入的视角，理解当前物理学界面临的关键挑战，以及如何利用量子力学的原理来革新信息处理、能源转换和精密测量技术。 全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论框架的修正到实际器件工程化的多个层次。它不仅仅是对现有知识的总结，更是一份对未来十年科研方向的精准预测。 --- 第一部分：低维材料的电子结构与输运机制 第一章：二维范德华异质结的界面工程学 本章深入探讨了如何通过精确控制不同二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物TMDs、黑磷）之间的层间距和旋转角度，来诱导出莫尔超晶格（Moiré Superlattices）。重点分析了在特定的莫尔势场下，电子能带结构如何发生拓扑相变，从而产生诸如平带（Flat Bands）和分数霍尔效应等新奇的量子态。章节详细介绍了利用扫描隧道显微镜（STM）和角分辨光电子能谱（ARPES）对这些界面电子态的表征技术，以及如何通过外部电场实现对这些态的动态调控。 第二章：拓扑绝缘体中的马约拉纳零能模（MZMs） 本章集中讨论了拓扑超导现象，特别是如何通过半导体纳米线与超导体的界面或拓扑表面态与s波超导体的耦合来诱导出受保护的零能模。详细阐述了理论模型（如Kitaev链模型的延伸应用）和实验上识别MZMs的特征信号——零偏压电导峰。此外，本章还讨论了利用这些准粒子进行拓扑量子计算的可行性与面临的去相干挑战。 第三章：量子霍尔效应的非阿贝尔统计 本章将读者带入高磁场下的凝聚态物理前沿。除了回顾传统的整数和分数量子霍尔效应，重点放在了非阿贝尔准粒子的研究上。通过对分数量子霍尔态（如$ u=5/2$态）的深入分析，探讨了其内在的任意子（Anyons）性质，以及这些粒子在理论上对量子纠错和拓扑量子计算的潜在意义。 --- 第二部分：超快现象与强场物理的量子响应 第四章：原子和分子在强激光场中的高次谐波产生（HHG） 本章聚焦于时域动力学，研究物质与超短、超强激光脉冲相互作用时的非线性光学响应。详细解析了“产生-加速-复合”（Re-acceleration）三步模型，并讨论了如何通过控制激光场的波形和偏振，来精确塑造成阿秒（Attosecond）脉冲。特别关注了利用HHG作为“电子电影”来观测分子内部电子运动的实际应用。 第五章：态依赖的电子动力学：超快X射线吸收谱（XAS） 本章讨论了如何利用同步辐射产生的超快X射线来“冻结”化学反应或相变过程中的中间态。重点介绍了瞬态吸收光谱（TA-XAS/XES）技术在研究过渡金属配合物、钙钛矿材料中电子弛豫路径和自旋交叉动力学中的应用。强调了如何从光谱信号中反演高维的能量-时间关联函数。 第六章：太赫兹波在凝聚态系统中的新用途 本章探讨了介于红外和微波之间的太赫兹（THz）频段的独特优势。分析了如何利用室温铁电材料或半导体等离子体来产生和探测具有高频率分辨力的太赫兹脉冲。应用案例包括：无损检测材料中的晶格振动（声子）、探测超导体的能隙以及实现高速、低功耗的无线通信。 --- 第三部分：量子信息与精密测量的新范式 第七章：基于固态缺陷的量子比特平台：金刚石NV色心与SiC 本章详细考察了固态量子计算的代表性平台——金刚石中的氮-空位（NV）色心。涵盖了从电子和核自旋的初始化、相干时间延长技术（如动态核极化）、到远距离纠缠建立的完整流程。同时，也对比分析了碳化硅（SiC）中的位错缺陷作为更具集成潜力的量子存储器的优势与挑战。 第八章：量子光学中的非线性效应与单光子源 本章侧重于量子光源的工程化。重点介绍了自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）在制备纠缠光子对和高亮度单光子源中的应用。深入分析了集成光子芯片上实现这些非线性过程的优势，包括更高的稳定性和更小的尺寸，以及如何利用波导结构来增强量子相干性。 第九章：量子增强传感：突破标准量子极限（SQL） 本章探讨了量子精密测量的最新进展。通过引入压缩态光（Squeezed Light）的概念，展示了如何克服标准量子极限（SQL）的限制，提升诸如引力波探测器（如LIGO的升级方案）和原子钟的信噪比。详细分析了在磁场传感和温度测量中，如何利用宏观量子系统的纠缠来实现前所未有的灵敏度。 --- 总结与展望 本书的结论部分对上述领域的研究趋势进行了综合评估，并指出了跨学科合作在解决当前瓶颈问题中的核心作用。它不仅提供了扎实的理论基础，更展示了如何将这些复杂的量子现象转化为实际可用的、具有颠覆性的技术。对于希望站在物理学最前沿的研究人员而言，本书无疑是一份不可或缺的指南。

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