New Frontiers in Superconductivity Research pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Martins, Barry P. (EDT)

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9781594548505

丛书系列:

图书标签:

Superconductivity
Condensed Matter Physics
Materials Science
Physics
Applied Physics
Nanotechnology
Electronic Materials
High-Temperature Superconductors
Quantum Materials
Solid State Physics

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具体描述

凝聚态物理学前沿探索：从晶格振动到电子关联系统的奇异行为本书聚焦于当代凝聚态物理学中几个极具活力和挑战性的研究领域，旨在为读者提供一个深入而全面的视角，探讨材料的宏观电学、磁学和热学性质如何源于其微观的量子力学行为。本书不涉及超导现象的具体机制或“新前沿”研究方向，而是将重点放在凝聚态物质的两个基本且相互关联的支柱上：晶格动力学（声子）与多体电子系统的非微扰关联效应。 --- 第一部分：晶格动力学与低维系统中的热力学极限本部分详细考察了固体材料中原子排列的周期性结构如何决定其集体振动模式——声子。我们将从经典弹性理论出发，逐步过渡到量子力学描述下的声子谱的精确计算，特别关注声子与电子之间的耦合（电子-声子相互作用，e-ph coupling）在热学和输运性质中的关键作用。第一章：完美晶格的声学与光学模式我们首先回顾布里渊区（Brillouin Zone）的概念及其对周期性系统的能带结构的重要性。深入分析一维和二维晶格模型（如紧束缚近似下的原子链和蜂窝晶格）中，声子色散关系$omega(mathbf{q})$的推导过程。着重讨论光学支与声学支的物理意义，尤其是在非金属体系中，光学声子如何影响载流子的散射率和热容。第二章：声子散射、热导率与非平衡态本章转向声子输运，这是理解材料热管理能力的核心。我们将探讨波尔兹曼输运方程（BTE）在处理声子后向散射问题上的应用，并引入弛豫时间近似（RTA）。重点分析三种主要的声子散射机制：声子-声子散射（三声子和四声子过程，关注$ ext{Grüneisen}$参数的影响）、缺陷散射（$ ext{Rayleigh}$散射）以及电子-声子散射。随后，通过对不同维度材料（如纳米线和薄膜）中热边界散射（$ ext{Kapitza}$效应）的深入讨论，阐明在微纳尺度下，$ ext{BTE}$的局限性及其向更精细的非平衡态方法（如分子动力学模拟）过渡的必要性。第三章：低维材料中的量子晶格效应对于石墨烯、二硫化钼（$ ext{MoS}_2$）等二维材料，本章探讨了声子在极低维度下的特殊行为。分析$ ext{2D}$材料中声子强烈的面内/面外耦合以及$ ext{Soft Mode}$现象。我们将详细阐述 $ ext{Lieb-cluster}$理论在预测晶格不稳定性和 $ ext{Peierls}$ 状相变中的应用，以及 $ ext{Raman}$ 谱学如何作为探测这些复杂晶格振动和应力分布的有力工具。 --- 第二部分：强关联电子系统：超越独立电子近似凝聚态物理学的核心挑战之一在于处理电子之间的复杂相互作用。本部分将完全脱离 $ ext{Bloch}$ 理论的独立电子模型框架，聚焦于当电子间库仑排斥力不可忽略时所出现的奇异集体行为，例如电荷密度波（$ ext{CDW}$）、磁性有序和莫特绝缘体现象。第四章：平均场理论的局限性与涨落效应本章回顾 $ ext{Hartree-Fock}$ 近似作为处理电子相互作用的第一步，并明确指出其在忽略电子相关性（即忽略 $ ext{static}$ 和 $ ext{dynamic}$ 关联）方面的缺陷。我们将引入 $ ext{Hubbard}$ 模型——该模型是描述强关联电子系统的基石，并探讨其在不同极限下的物理图像。重点分析 $ ext{Hubbard}$ 模型中的 $ ext{Mott}$ 绝缘体相变，即当 $ ext{on-site}$ 库仑斥力 $U$ 远大于电子的跳跃积分 $t$ 时，系统如何从金属转变为绝缘体。第五章：电荷密度波（CDW）的形成与动力学电荷密度波是周期性的电子密度调制，它与晶格畸变（$ ext{Peierls}$ 扭曲）紧密耦合。本章从 $ ext{Peierls}$ 不稳定性出发，系统地推导 $ ext{CDW}$ 的形成条件。我们将分析 $ ext{CDW}$ 态的能隙结构，以及在电场驱动下，$ ext{CDW}$ 态所展现出的非线性输运特性（$ ext{Sliding}$ 现象）。同时，考察 $ ext{CDW}$ 态的集体激发—— $ ext{phason}$ 和 $ ext{amplitude mode}$ 的性质及其在实验中的探测方法。第六章：自旋密度波（SDW）与非平庸磁性基态当电子间交换相互作用占据主导地位时，系统倾向于形成自旋密度波（$ ext{SDW}$）。本章将 $ ext{Hubbard}$ 模型的平均场解推广到磁性有序，特别是研究 $ ext{antiferromagnetic (AFM)}$ 态的稳定性。我们将对比 $ ext{SDW}$ 与 $ ext{AFM}$ 的异同，并讨论 $ ext{nesting}$ 向量在嵌套的 $ ext{Fermi}$ 面上如何驱动 $ ext{SDW}$ 隙的产生。同时，本章也将涵盖磁性涨落对体系低能激发的影响，例如在 $ ext{2D}$ 体系中，长程磁序如何被量子涨落破坏。第七章：从高斯涨落到随机场模型本部分最后探讨了如何从微观的相互作用模型迈向描述宏观相变的统计物理模型。我们将以随机场 $ ext{Ising}$ 模型为例，解释 $ ext{Landau}$ 自由能泛函的构建。重点在于讨论平均场理论失效时的重整化群（$ ext{RG}$）方法，特别是评估临界指数和上临界维度的重要性。这为理解材料在外部扰动（如掺杂或压力）下，从有序相向无序相转变的普适性提供了理论框架。 --- 本书旨在通过对晶格动力学和强关联电子学的独立但相互借鉴的深入剖析，为下一代凝聚态物理研究人员提供扎实的理论基础，使他们能够在新材料的探索中，准确识别并区分由声子驱动的效应、电子简并效应以及复杂的电子关联效应。