《低維材料概論》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：低維材料概論
- 作者：成會明
- 語言：中文
- 出版時間：2023年4月1日
- 出版社： 科學出版社
- 頁數：243 頁
- ISBN：9787030746528
- 開本：16 開
- 裝幀：精裝
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《低維材料概論》為“低維材料與器件叢書”之一。低維材料是以至少一個方向上為原子到納米尺度的量子點、納米晶、納米線、納米管、石墨烯、石墨炔及其他二維材料等為基本單元構築的新興材料體系，是當前凝聚態物理和材料科學的研究前沿，蘊含著精妙的理論、奇特的結構、獨*的性質和能源、信息、健康等領域的廣闊套用。《低維材料概論》簡要闡述了低維材料的理論基礎；介紹了低維材料的結構特點、表征方法，以及自下而上製備與組裝和自上而下加工的結構控制策略；考察了低維材料的力學、電學、磁學、熱學、化學和光學性質，以及其維度、尺度和耦合效應；系統梳理了低維材料與器件的套用優勢、現狀和挑戰；在總結低維材料科學與套用中已取得巨大成就的基礎上，對尚存難題、發展極限和突破方向進行了展望。
圖書目錄
總序
前言
第1章 低維材料的理論基礎 1
1.1 量子力學基礎 2
1.1.1 薛丁格方程 2
1.1.2 量子限域和維度效應 3
1.2 低維體系的能量分布 5
1.2.1 電子能帶 5
1.2.2 晶格聲子 7
1.2.3 光子晶體 9
1.2.4 態密度的維度效應 9
1.3 能帶拓撲空間 10
1.4 低維熱力學 11
1.5 低維體系的能量輸運 12
1.5.1 玻爾茲曼方程 13
1.5.2 粒子擴散漂移 13
1.5.3 粒子彈道輸運 14
1.5.4 波動相干傳播 15
1.6 低維體系的能量轉化 15
1.7 小結 18
參考文獻 20
第2章 低維材料的獨*結構 22
2.1 零維結構 24
2.1.1 團簇的幻數穩定性 24
2.1.2 納米晶的晶面與形狀 25
2.1.3 *完美的分子C60 26
2.2 一維結構 27
2.2.1 聚乙炔：極限一維結構 28
2.2.2 碳納米管的手性 28
2.2.3 超細金屬納米線 29
2.2.4 半導體納米線 31
2.3 二維結構 32
2.3.1 二維材料的穩定性 32
2.3.2 二維材料的對稱性 33
2.3.3 二維材料的缺陷 35
2.4 異質結構 37
2.4.1 零維核殼結構 38
2.4.2 一維異質結構 39
2.4.3 二維異質結構 40
2.5 小結 41
參考文獻 42
第3章 低維材料的控制製備 51
3.1 低維材料製備基本原理 52
3.1.1 自下而上與自上而下 52
3.1.2 生長和組裝熱力學 52
3.1.3 生長和組裝動力學 55
3.1.4 低維結構的控制策略 55
3.2 低維材料的生長方法 56
3.2.1 分子合成 56
3.2.2 液相生長 57
3.2.3 氣相生長 60
3.2.4 機器學習輔助生長 63
3.3 低維結構的組裝方法 65
3.3.1 自組裝基本原理 66
3.3.2 液相組裝 67
3.3.3 液晶組裝 67
3.3.4 液相界面組裝 68
3.3.5 氣液界面組裝 68
3.3.6 靜電逐層組裝 69
3.3.7 外場引導組裝 70
3.3.8 動態自組裝 71
3.4 低維材料的加工方法 71
3.4.1 光刻加工 72
3.4.2 粒子束加工 72
3.4.3 機械加工 73
3.4.4 剝離減薄 76
3.5 小結 78
參考文獻 78
第4章 低維材料的結構表征 87
4.1 結構表征原理 87
4.1.1 表征技術分類 87
4.1.2 衍射極限與成像突破 89
4.2 透射電子顯微鏡 90
4.2.1 高分辨成像 91
4.2.2 相位解析 93
4.2.3 三維重構 94
4.2.4 原位透射電鏡 95
4.3 掃描電子顯微鏡 99
4.3.1 原子級解析度 99
4.3.2 形貌與性質襯度 100
4.3.3 原位測量材料性質 100
4.3.4 原位觀察材料生長 101
4.4 掃描探針顯微鏡 102
4.4.1 掃描隧道顯微鏡 102
4.4.2 原子力顯微鏡 106
4.5 譜學表征技術 110
4.5.1 光學譜 111
4.5.2 電子譜 115
4.5.3 磁共振譜 117
4.6 小結 118
參考文獻 119
第5章 低維材料的性質 130
5.1 力學性質 130
5.1.1 彈性變形 131
5.1.2 塑性變形 132
5.1.3 斷裂韌性 132
5.2 電學性質 133
5.2.1 電學界面 134
5.2.2 電子輸運 135
5.2.3 離子輸運 137
5.3 磁學性質 138
5.3.1 磁性耦合 139
5.3.2 磁性調控 141
5.4 熱學性質 144
5.4.1 真空熱輻射 144
5.4.2 流體熱傳輸 145
5.4.3 固體熱傳導 145
5.5 化學性質 148
5.5.1 異質催化“火山圖” 148
5.5.2 熱催化反應 149
5.5.3 電化學反應 150
5.5.4 光電化學反應 152
5.6 光學性質 154
5.6.1 表面電漿振盪 154
5.6.2 半導體帶邊發光 155
5.6.3 單光子源 157
5.6.4 非線性光學 158
5.7 小結 158
參考文獻 159
第6章 低維材料的套用技術 167
6.1 低維信息材料 168
6.1.1 信息處理 168
6.1.2 信息存儲 174
6.1.3 超越摩爾 176
6.1.4 低維感測器 178
6.2 低維能源材料 182
6.2.1 太陽能電池 183
6.2.2 人工光合成燃料 187
6.2.3 熱電轉化 195
6.2.4 電化學儲能與轉化 197
6.3 低維醫用材料 206
6.3.1 疾病預防 206
6.3.2 健康監測 208
6.3.3 疾病診療 209
6.3.4 生物安全性研究與討論 211
6.4 低維複合材料 212
6.4.1 複合材料理論模型 212
6.4.2 力學增強複合材料 213
6.4.3 導電複合材料 215
6.4.4 熱界面複合材料 216
6.4.5 多功能複合材料 217
6.5 小結 218
參考文獻 219
第7章 低維材料的既往、當下與未來 234
7.1 低維材料的既往：基礎構建 234
7.1.1 理論的新發展 234
7.1.2 新結構的發現 235
7.1.3 新技術的發明 235
7.1.4 材料研發的新範式 236
7.2 低維材料的當下：實際套用 236
7.2.1 套用成果 236
7.2.2 行業規範 237
7.3 低維材料的未來：突破極限 238
7.4 結語 240
參考文獻 240
關鍵字索引 244
