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出版者:世界图书出版公司

作者:Iran N. Levine

出品人:

页数:751

译者:

出版时间:2011-1

价格:115.00元

装帧:平装

isbn号码:9787510029547

丛书系列:

图书标签:

• 量子化学
• 化学
• 教科书
• Chemistry-Quantum_Chemistry
• 量子化学
• 分子结构
• 化学键
• 分子光谱
• 计算化学
• 从头算
• 密度泛函理论
• Hartree-Fock
• 量子力学
• 化学物理

凝聚态物理前沿探索：从晶格振动到拓扑物态 图书名称： 凝聚态物理前沿探索：从晶格振动到拓扑物态 作者： [此处留空，或填写假想作者名，如：张伟、李明] 出版社： [此处留空，或填写假想出版社名，如：科学出版社、高等教育出版社] 出版日期： [此处留空，如：2024年5月] --- 内容提要 本书旨在为物理学、材料科学及相关工程领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一个全面且深入的视角，聚焦于现代凝聚态物理学的核心概念、前沿热点以及具有变革性潜力的研究方向。本书摒弃了对微观电子结构计算方法的冗长介绍，转而专注于宏观现象背后的量子力学本质，以及如何利用这些本质来设计和理解新型功能材料。 全书内容围绕凝聚态物理学的两大基石——准粒子激发和长程关联——展开，循序渐进地引导读者跨越经典物理的界限，进入由量子涨落主导的复杂体系世界。 --- 章节结构与核心内容详解 第一部分：晶格动力学与输运现象的量子基础 (Foundations: Lattice Dynamics and Quantum Transport) 本部分奠定了理解固体热学、电学性质的理论框架，重点关注原子层面的集体振动如何影响宏观热力学和输运过程。 第一章：晶格振动的量子化——声子理论的精细化 超越简谐近似： 深入探讨非简谐性（Anharmonicity）对声子散射和热导率的决定性影响。分析三声子和四声子过程的计算方法及其在热阻中的贡献。 朗道能级与热输运： 阐述声子-电子散射机制，特别是电声耦合（Electron-Phonon Coupling）在超导体的形成以及金属中电子弛豫时间中的关键作用。 费曼-熊（Peierls-Bloch）公式的现代诠释： 侧重于缺陷、晶界和界面对声子平均自由程的限制，为热电材料的设计提供理论指导。 第二章：电子的准粒子描述与输运理论 玻尔兹曼输运方程的局限与修正： 在强关联体系和低维度结构中，经典玻尔兹曼方程的失效分析。引入Kubo-Greenwood公式作为更普适的线性响应理论框架。 自旋与电荷的耦合输运： 详细介绍自旋霍尔效应 (SHE) 和 反常霍尔效应 (AHE) 的微观机制。阐述如何利用轨道磁矩和杂化来调控这些效应，这是未来自旋电子学器件的核心。 朗之万方程与涨落耗散定理： 将量子涨落引入输运过程的分析，特别是对于纳米尺度器件中的随机过程建模。 第二部分：电子关联、磁性与强关联体系 (Strong Correlations, Magnetism, and Novel States) 本部分聚焦于电子间的库仑相互作用（$U$）与电子的动能（$t$）竞争所产生的丰富物理现象，这是理解高温超导、重费米子和莫特绝缘体的关键。 第三章：哈密顿量下的相图与平均场理论的超越 Hubbard模型及其推广： 系统梳理一维、二维Hubbard模型的数值重整化群（NRG）和蒙特卡洛（QMC）方法的结果。 Mott绝缘体与电荷/自旋密度波： 深入探讨电荷有序（CDW）和自旋有序（SDW）的竞争，以及它们在低维体系中如何稳定存在的机制。 自旋液体与长程无序： 介绍Kitaev模型、Herbertsmithite等典型系统，解释“无序磁性”状态的定义和实验观测证据（如中微子激发谱）。 第四章：超导电性的非传统机制 BCS理论的局限性与配对对称性： 详细分析d波、p波等非常规配对态的特征。重点讨论赝能隙（Pseudogap） 现象在铜氧化物和铁基超导体中的意义。 磁性与超导的共存区： 探讨内禀磁性超导体（如UBe$_{13}$）中，磁序的开启如何影响超导配对的性质，以及磁通涡旋（Vortices）的拓扑特性。 非费米液体行为： 分析在临界点附近，电子系统如何偏离Fermi液体理论，并探讨其与量子临界性的关联。 第三部分：拓扑凝聚态物理学：几何与对称性的统一 (Topological Condensed Matter Physics) 本书的重点和高潮部分，探讨了拓扑不变量如何保护物质的界面态，即使在存在缺陷或杂质的情况下也能保持稳定。 第五章：拓扑不变量与能带理论的升华 拓扑绝缘体与体-边对应： 详细介绍Z2拓扑不变量的计算方法，重点解析量子自旋霍尔效应 (QSHE) 体系（如HgTe/CdTe异质结）中，由时间反演对称性保护的螺旋边缘态。 陈（Chern）绝缘体与量子霍尔效应的拓扑起源： 从Berry曲率和填充能带的拓扑荷出发，系统推导整数量子霍尔电导的公式，并讨论分数量子霍尔效应中准粒子（如Anyons）的统计特性。 拓扑材料的分类与周期表： 介绍Schnyder-Ryu-Furusaki-Ludwig（SRFL）分类体系，解释在不同对称性保护下（TR, পার্টি, CP）拓扑相的分类方式。 第六章：非阿贝尔任意子与拓扑量子计算的展望 马约拉纳费米子 (Majorana Fermions) 的物理模型： 深入探讨马约拉纳束缚态在p波超导体和拓扑超导体/铁磁体异质结构中的产生机制。 非阿贝尔统计的意义： 解释非阿贝尔任意子如何通过编织（Braiding） 操作实现对量子信息的鲁棒编码，从而抵抗局部扰动。 实验验证与挑战： 总结当前实验中对马约拉纳零能模的探测方法（如零偏压电导峰），并分析在实现拓扑量子计算过程中面临的去相干和纯化难题。 第四部分：新奇低维与异质结构物理 (Physics in Low-Dimensional and Heterostructures) 本部分关注维度降低和界面工程带来的新物理现象，特别是二维材料体系的独特性质。 第七章：二维材料的范德华异质结与界面物理 魔角石墨烯 (Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene, MATBG)： 深入分析其超晶格结构导致的平带（Flat Bands）的形成，以及平带中电子之间的强关联效应如何引发可调谐的超导和绝缘相。 俄斯基-赫尔曼（ রাশি-Herman）效应与扭转角依赖性： 探讨转角如何精确调控能带结构，并引入扭曲诱导的电子能谷（Valley）自由度。 异质结中的垂直场效应： 分析不同二维材料（如TMDs与石墨烯）堆叠后，界面电势差如何影响载流子的分离和光电响应。 --- 本书特色 1. 强调量子几何概念： 本书将Berry相位、拓扑不变量等纯粹的数学工具视为理解物理现象的必要语言，而非附加的概念。 2. 聚焦实验可验证的前沿： 所有理论模型均与最新的实验发现紧密挂钩，如高温超导的赝能隙、拓扑绝缘体中的边缘态信号等，确保理论与实践的同步。 3. 跨学科的融合视角： 内容横跨凝聚态物理、统计物理、信息论（拓扑保护），为学生提供一个广阔的知识视野。 本书是从事凝聚态物理研究的科研人员、致力于开发下一代电子、自旋、光子器件的工程师，以及希望深入理解物质量子特性的研究生不可或缺的参考资料。

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这本书的配图质量绝对是业内顶尖水准，完全颠覆了我对传统教科书插图的刻板印象。这些图例不再是那种简单的、功能性的示意图，而是精心绘制的、兼具美学价值的视觉模型。例如，在解释某些结构特性时，作者使用了多层次的渲染技术，色彩的渐变和阴影的过渡处理得极其细腻，使得那些原本抽象的概念——比如能量曲面的形状或者电子云的分布——立刻变得可以触摸、可以感知的“实体”。即便是那些复杂的数学推导过程的插图，也被巧妙地用几何图形和拓扑学的语言进行了视觉化提炼，那些复杂的符号仿佛被赋予了生命力，不再是冰冷的字符堆砌。对于一个主要依靠视觉来理解复杂系统的读者来说，这些高精度的插图简直是无价之宝，它们有效地弥补了纯文字描述在空间想象上的不足，极大地提升了学习效率。

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阅读这本书的过程中，我发现作者对于“严谨”的定义有着近乎偏执的追求，但这并非是以牺牲可读性为代价的。每一个核心概念的定义，都配有一段详尽的背景阐述，解释了该概念是如何从前人的理论中提炼、修正而来，甚至会提及一些关键实验的细节。这种层层剥笋的写作手法，使得读者在掌握“是什么”的同时，更深入地理解了“为什么是这样”。特别欣赏书中对不同学派观点进行对比分析的部分，作者并没有简单地站队，而是客观地列举了各方论据的优势与局限，使得读者能够形成一个更为全面、批判性的视角，而不是被单一的理论路线所局限。读完这些部分，你会感觉自己不仅仅是掌握了一套知识体系，更像是参与了一场关于真理的跨世纪辩论，收获了看待问题的多维视角。

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我花了整整一个下午的时间，沉浸在这本书的引言和第一章的叙述逻辑之中，它展现了一种近乎完美的叙事节奏。作者似乎深谙如何引导初学者，开篇并未直接抛出那些令人望而生畏的复杂公式，而是从宏观的哲学思辨和历史演进的角度切入，巧妙地将读者带入一个充满魅力的知识领域。语言风格非常舒展和流畅，行文间偶尔会穿插一些生动的比喻和历史掌故，比如他描述某种理论提出时的学术争论场景，仿佛电影画面一般立体鲜活，极大地降低了阅读门槛。更难能可贵的是，作者在铺陈基础概念时，逻辑链条衔接得天衣无缝，几乎没有生硬的跳跃点，每一步推理都像是在铺设精密的轨道，引导着读者的思维自然而然地滑向下一个结论。这种行云流水的叙述方式，让人感觉不是在“学习”一门晦涩的学科，而更像是在参与一场高智商的智力探险，让人忍不住想一口气读完。

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这本书的装帧设计简直是视觉的盛宴，硬壳封面采用了一种哑光处理，触摸起来既有质感又不失典雅，书脊上的烫金字体在光线下微微闪烁，透露出一种深邃的历史感。内页纸张的选择也极为考究，厚实且带有轻微的米黄色调，使得长时间阅读眼睛也不会感到疲惫。尤其让我印象深刻的是，排版布局的处理达到了艺术品的级别，章节标题的字体选择了某种衬线体，与正文的无衬线体形成了优雅的对比，留白的处理恰到好处，让每一页都有足够的“呼吸空间”，完全没有那种密密麻麻、压迫感十足的理工科教材的既视感。装帧工作者的匠心独运，无疑为这本书增添了极高的收藏价值，拿到手里就有一种庄重感，仿佛捧着一本珍贵的古籍，而不是一本现代的学术专著。这种对细节的极致追求，从侧面反映出出版方对内容质量的信心和尊重，让人对即将翻开的文字内容充满了美好的期待和敬意。

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这本书的附录部分简直是诚意爆棚的宝藏，它明显超出了普通参考书的范畴。我注意到它提供了一套非常详尽的、针对不同学习进度的资源导览。对于那些希望深入研究特定分支的读者，附录中列举了过去五十年间最具影响力的五篇原始文献摘要及其获取途径，这比任何搜索引擎都能提供更精准的指向。此外，针对动手能力较强的读者，书中还附带了构建模拟实验环境所需的基础代码框架（虽然我尚未亲自运行，但其结构清晰的注释已经让人感到安心），并且附带了针对常见计算错误的代码调试指南。这种从理论到实践、从宏观到微观的全面覆盖，使得这本书不再是一本孤立的知识载体，而是一个完整的学习生态系统，它不仅教你知识，更教你如何成为一名独立研究者。

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非常好的书，涵盖了量子力学/化学的基础和计算化学的基本概念。对数学、物理的要求低，适合化学专业阅读。

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