Magnetoacoustic Polarization Phenomena in Solids

Magnetoacoustic Polarization Phenomena in Solids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer Verlag
作者:Gudkov, V. V./ Gavenda, J. D.
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2000-6
价格:$ 111.87
装帧:HRD
isbn号码:9780387950235
丛书系列:
图书标签:
  • Magnetoacoustics
  • Polarization
  • Solids
  • Magnetism
  • Acoustics
  • Condensed Matter Physics
  • Material Science
  • Physics
  • Solid State Physics
  • Optical Properties
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具体描述

This book presents a coherent overview of the use of ultrasonic methods to study properties of both magnetic materials and non-magnetic metals. Much of the recent work in this area was done in the former Soviet Union and is not widely known in the West. The authors discuss not only the experimental techniques for using polarization effects with ultrasonic measurements, but also the theoretical basis for interpreting the data. Such experiments yield information not only about the vibrational spectra of the material over a wide range of frequencies, but also about electromagnetic properties. The book should interest workers in the areas of materials science and engineering, solid state physics, and physical acoustics. It includes an extensive and up-to-date bibliography with more than 200 references to the published literature.

好的,这是一本关于材料科学中的多物理场耦合现象的综述性著作的简介,重点聚焦于电磁波与机械振动的相互作用及其在先进功能材料中的应用。 --- 《多场耦合:电磁声学响应与材料本征特性研究》 作者: [此处留空,假设为多位资深研究人员] 出版社: [此处留空,假设为知名学术出版社] 出版年份: [此处留空] --- 核心主题与范围 本书系统性地探讨了在固态材料体系中,电磁场、声波(机械振动)以及电子/晶格激发之间复杂耦合的物理机制。随着微纳加工技术和先进表征手段的发展,材料内部的宏观响应已不再是单一物理场主导的结果,而是多场相互作用的精细平衡态。本书旨在为研究人员提供一个跨越电磁学、固体物理、声学和材料科学的综合视角,深入解析这些耦合现象的起源、调控方法及其在新型传感、能量转换和信息存储器件中的潜力。 全书内容结构围绕三大核心支柱展开:机理解析(基础理论框架)、材料平台(特定材料体系的响应特征)和应用探索(前沿功能器件设计)。 第一部分:多场耦合的理论基础与模型构建 本部分奠定了理解电磁声学耦合现象的理论基石。我们不局限于传统的线性响应理论,而是深入探讨了在强场、非平衡态或纳米尺度下出现的非线性效应。 第一章:耦合的微观起源与宏观描述 本章首先回顾了固体中电磁场与机械应力场的经典场方程。随后,引入了电子-声子、磁子-声子相互作用的量子力学描述。重点分析了德鲁德模型的修正,以适应高频和超快过程中的电荷迁移率变化,以及弹性波在介质中传播时的介电常数和磁导率的依赖性。引入了统一的应力-电荷-磁化张量,用以描述不同场量之间的本征耦合项,特别是基于压电效应、磁致伸缩效应和热弹性耦合的拓展模型。 第二章:波的传播与界面效应 深入探讨了在具有周期性或缺陷结构的材料中,电磁波和声波的波导现象。详细分析了超材料和声子晶体中,光子带隙与声子带隙之间的“声光耦合窗口”。特别关注了界面处的场增强效应,如表面等离子激元(SPP)激发与表面声波(SAW)的相互作用,以及如何利用界面结构来调控耦合强度,实现能量在不同激发态之间的有效转移。 第二部分:关键材料体系的电磁声学响应特性 本部分聚焦于几类在多场耦合领域具有突出表现的先进功能材料,解析其特有的物理行为。 第三章:铁电与铁磁性复合材料 铁电体和铁磁体是电声耦合的典型代表。本章详细讨论了压电耦合在铁电薄膜中的增强机制,以及如何通过外加磁场来“调控”铁电畴的转变动力学,即磁电耦合。研究了在纳米尺度下,电场驱动的铁电畴壁运动如何产生相干的机械振动,并分析了这种振动对材料磁性的反馈效应,为设计高灵敏度的磁电器件提供了理论支撑。 第四章:二维材料与低维体系 二维材料(如过渡金属硫化物、石墨烯衍生物)因其极高的表面积和独特的电子结构,展现出对外部场极为敏感的响应。本章侧重于石墨烯上的电驱动机械振动:通过施加栅极电压产生的静电力驱动机械臂振荡,进而调制其电导率或光学吸收光谱。同时,分析了在这些材料中,拉曼散射过程如何受到机械应力的影响,从而实现对微观应力场的实时监测。 第五章:拓扑材料中的耦合现象 拓扑绝缘体和拓扑半金属为研究场耦合提供了新的平台。本章探讨了在强磁场下,磁振子(Magnon)与无能隙电子态之间的相互作用。研究了拓扑表面态的非线性响应,例如,如何利用声波诱导的晶格畸变来打开或关闭特定的拓扑相变,或者如何利用电磁场来激发和探测拓扑材料中独特的手性磁振子模式。 第三部分:功能器件中的应用与前沿探索 本部分将理论和材料特性转化为实际的功能器件设计,突出多场耦合在提升器件性能上的决定性作用。 第六章:高灵敏度传感器与能量收集器 深入探讨了如何利用电磁声学耦合的非线性特性来设计超灵敏传感器。例如,基于压电/磁致伸缩结构的能量收集器,该收集器能将环境中的微小振动能或温度梯度转化为可用的电能。详细分析了共振增强技术如何通过精确调控驱动频率,使得微小的输入场也能激发巨大的输出信号,从而实现对压力、加速度甚至化学物质的痕量检测。 第七章:非易失性存储与逻辑器件 讨论了如何利用电场、磁场和机械应力场之间的协同作用来实现多态存储。着重介绍了多铁性材料(同时具有铁电性和铁磁性)在磁电隧道结中的应用,通过电场调控磁化强度实现MRAM(磁阻随机存取存储器)的低功耗写入。此外,探讨了利用声波进行信息写入或擦除的应力诱导存储机制,以期实现超越传统电子器件的存储密度和能效。 第八章:先进波控制与成像技术 本章聚焦于利用耦合机制实现对电磁波和声波的动态操控。研究了电磁声学换能器的最新进展,它能够实现高保真度的电-声-电转换,应用于水下通信和无损检测。此外,还展望了如何利用声波对光场进行实时调制(类似于声光调制的升级版),以实现对光束的动态整形和亚波长尺度的光声成像,应用于生物医学和材料无损表征。 结论与展望 本书最后总结了当前多场耦合研究面临的挑战,例如非平衡态下的弛豫机制、跨尺度效应的精确建模,以及如何实现对多种场量的实时、非侵入式同步调控。展望了量子信息、自旋电子学等前沿领域中,多场耦合可能带来的革命性突破。 --- 读者对象: 凝聚态物理、材料科学、电子工程、声学、应用数学等领域的本科生高年级学生、研究生以及科研人员。 本书特点: 理论深度与工程应用紧密结合,提供丰富的数学工具和实验参考案例,旨在推动新一代多功能集成器件的研发。

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