New Frontiers in Superconductivity Research pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Martins, Barry P. (EDT)

出品人:

頁數:221

译者:

出版時間:

價格:129

裝幀:HRD

isbn號碼:9781594548505

叢書系列:

圖書標籤:

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

凝聚態物理學前沿探索：從晶格振動到電子關聯係統的奇異行為 本書聚焦於當代凝聚態物理學中幾個極具活力和挑戰性的研究領域，旨在為讀者提供一個深入而全麵的視角，探討材料的宏觀電學、磁學和熱學性質如何源於其微觀的量子力學行為。本書不涉及超導現象的具體機製或“新前沿”研究方嚮，而是將重點放在凝聚態物質的兩個基本且相互關聯的支柱上：晶格動力學（聲子）與多體電子係統的非微擾關聯效應。 --- 第一部分：晶格動力學與低維係統中的熱力學極限 本部分詳細考察瞭固體材料中原子排列的周期性結構如何決定其集體振動模式——聲子。我們將從經典彈性理論齣發，逐步過渡到量子力學描述下的聲子譜的精確計算，特彆關注聲子與電子之間的耦閤（電子-聲子相互作用，e-ph coupling）在熱學和輸運性質中的關鍵作用。 第一章：完美晶格的聲學與光學模式 我們首先迴顧布裏淵區（Brillouin Zone）的概念及其對周期性係統的能帶結構的重要性。深入分析一維和二維晶格模型（如緊束縛近似下的原子鏈和蜂窩晶格）中，聲子色散關係$omega(mathbf{q})$的推導過程。著重討論光學支與聲學支的物理意義，尤其是在非金屬體係中，光學聲子如何影響載流子的散射率和熱容。 第二章：聲子散射、熱導率與非平衡態 本章轉嚮聲子輸運，這是理解材料熱管理能力的核心。我們將探討波爾茲曼輸運方程（BTE）在處理聲子後嚮散射問題上的應用，並引入弛豫時間近似（RTA）。重點分析三種主要的聲子散射機製：聲子-聲子散射（三聲子和四聲子過程，關注$ ext{Grüneisen}$參數的影響）、缺陷散射（$ ext{Rayleigh}$散射）以及電子-聲子散射。隨後，通過對不同維度材料（如納米綫和薄膜）中熱邊界散射（$ ext{Kapitza}$效應）的深入討論，闡明在微納尺度下，$ ext{BTE}$的局限性及其嚮更精細的非平衡態方法（如分子動力學模擬）過渡的必要性。 第三章：低維材料中的量子晶格效應 對於石墨烯、二硫化鉬（$ ext{MoS}_2$）等二維材料，本章探討瞭聲子在極低維度下的特殊行為。分析$ ext{2D}$材料中聲子強烈的麵內/麵外耦閤以及$ ext{Soft Mode}$現象。我們將詳細闡述 $ ext{Lieb-cluster}$理論在預測晶格不穩定性和 $ ext{Peierls}$ 狀相變中的應用，以及 $ ext{Raman}$ 譜學如何作為探測這些復雜晶格振動和應力分布的有力工具。 --- 第二部分：強關聯電子係統：超越獨立電子近似 凝聚態物理學的核心挑戰之一在於處理電子之間的復雜相互作用。本部分將完全脫離 $ ext{Bloch}$ 理論的獨立電子模型框架，聚焦於當電子間庫侖排斥力不可忽略時所齣現的奇異集體行為，例如電荷密度波（$ ext{CDW}$）、磁性有序和莫特絕緣體現象。 第四章：平均場理論的局限性與漲落效應 本章迴顧 $ ext{Hartree-Fock}$ 近似作為處理電子相互作用的第一步，並明確指齣其在忽略電子相關性（即忽略 $ ext{static}$ 和 $ ext{dynamic}$ 關聯）方麵的缺陷。我們將引入 $ ext{Hubbard}$ 模型——該模型是描述強關聯電子係統的基石，並探討其在不同極限下的物理圖像。重點分析 $ ext{Hubbard}$ 模型中的 $ ext{Mott}$ 絕緣體相變，即當 $ ext{on-site}$ 庫侖斥力 $U$ 遠大於電子的跳躍積分 $t$ 時，係統如何從金屬轉變為絕緣體。 第五章：電荷密度波（CDW）的形成與動力學 電荷密度波是周期性的電子密度調製，它與晶格畸變（$ ext{Peierls}$ 扭麯）緊密耦閤。本章從 $ ext{Peierls}$ 不穩定性齣發，係統地推導 $ ext{CDW}$ 的形成條件。我們將分析 $ ext{CDW}$ 態的能隙結構，以及在電場驅動下，$ ext{CDW}$ 態所展現齣的非綫性輸運特性（$ ext{Sliding}$ 現象）。同時，考察 $ ext{CDW}$ 態的集體激發—— $ ext{phason}$ 和 $ ext{amplitude mode}$ 的性質及其在實驗中的探測方法。 第六章：自鏇密度波（SDW）與非平庸磁性基態 當電子間交換相互作用占據主導地位時，係統傾嚮於形成自鏇密度波（$ ext{SDW}$）。本章將 $ ext{Hubbard}$ 模型的平均場解推廣到磁性有序，特彆是研究 $ ext{antiferromagnetic (AFM)}$ 態的穩定性。我們將對比 $ ext{SDW}$ 與 $ ext{AFM}$ 的異同，並討論 $ ext{nesting}$ 嚮量在嵌套的 $ ext{Fermi}$ 麵上如何驅動 $ ext{SDW}$ 隙的産生。同時，本章也將涵蓋磁性漲落對體係低能激發的影響，例如在 $ ext{2D}$ 體係中，長程磁序如何被量子漲落破壞。 第七章：從高斯漲落到隨機場模型 本部分最後探討瞭如何從微觀的相互作用模型邁嚮描述宏觀相變的統計物理模型。我們將以隨機場 $ ext{Ising}$ 模型為例，解釋 $ ext{Landau}$ 自由能泛函的構建。重點在於討論平均場理論失效時的重整化群（$ ext{RG}$）方法，特彆是評估臨界指數和上臨界維度的重要性。這為理解材料在外部擾動（如摻雜或壓力）下，從有序相嚮無序相轉變的普適性提供瞭理論框架。 --- 本書旨在通過對晶格動力學和強關聯電子學的獨立但相互藉鑒的深入剖析，為下一代凝聚態物理研究人員提供紮實的理論基礎，使他們能夠在新材料的探索中，準確識彆並區分由聲子驅動的效應、電子簡並效應以及復雜的電子關聯效應。

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