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内容简介

　　 《有机固体物理》主要阐述有机分子及其固体的结构和力学、电学、磁学、光学等物理性质，涉及当前在有机固体物理中一些成熟的理论图像，并论述了相关前沿研究现状. 本书共分九章. 第一章概述固体物理一般概念和问题；第二章简述有机分子及其固体的结构；第三至第七章为有机固体中的元激发和导电、光学、磁学等特性；第八章为生物大分子物理简介；第九章则介绍全碳材料，例如碳纳米管、富勒烯和石墨烯等材料的性质. 《有机固体物理》可供凝聚态物理及相关领域的研究人员参考，也可作为大专院校的高年级本科生或研究生的教材或参考书.

目录

前言
第一章 固体物理概述
1.1 固体结构
1.1.1 固体的点阵结构
1.1.2 固体的结合
1.2 晶格振动
1.2.1 晶格振动理论
1.2.2 声子
1.2.3 固体比热
1.3 固体电子论
1.3.1 自由电子近似
1.3.2 布洛赫定理
1.3.3 近自由电子近似
1.3.4 紧束缚近似
1.4 固体导电理论
1.4.1 玻尔兹曼输运方程
1.4.2 金属导电理论
1.4.3 半导体导电理论
1.4.4 跃迁电导
1.5 固体的磁性
1.5.1 抗磁性
1.5.2 顺磁性
1.5.3 铁磁性
1.5.4 反铁磁性
1.5.5 亚铁磁性
1.5.6 巡游电子的磁性，斯通纳（Stoner）判据
1.6 固体的维度效应
参考文献

第二章 有机固体结构
2.1 碳原子成键理论
2.2 分子间的相互作用
2.3 有机小分子
2.3.1 小分子的合成
2.3.2 小分子的基本化学性质
2.4 导电高分子
2.4.1 高分子的合成
2.4.2 聚乙炔的合成
2.4.3 高分子的基本化学性质
2.4.4 共聚物
2.5 有机固体结构
2.5.1 小分子点阵结构
2.5.2 高分子的取向性
2.5.3 有机薄膜
2.6 有机固体各向异性
参考文献

第三章 有机固体中的极化子
3.1 有机小分子中的极化子
3.1.1 极化子的一般图像
3.1.2 有机小分子中的极化子
3.2 有机分子晶体模型
3.3 有机高分子模型
3.3.1 高分子链的紧束缚模型（SSH模型）
3.3.2 连续介质模型（TLM模型）
3.3.3 PPP 模型
3.3.4 实坐标空间模型
3.3.5 声子化模型
3.4 高分子的二聚化
3.4.1 一维体系的Peierls不稳定性
3.4.2 高分子的基态
3.5 电荷密度波与自旋密度波
3.6 孤子、极化子和双极化子
3.6.1 孤子
3.6.2 极化子和双极化子
3.7 有机分子振动理论
3.7.1 有机分子的光谱结构
3.7.2 振动理论
参考文献

第四章 有机固体中的激子
4.1 激子的一般图像
4.2 高分子中的激子和双激子
4.3 激子的产生过程
4.4 激子的极化
4.5 激子的扩散与解离
参考文献

第五章有机固体的导电性
5.1 有机固体电荷输运的一般理论
5.2 有机小分子固体的导电性
5.3 有机固体导电理论
5.3.1 隧穿理论
5.3.2 跃迁理论
5.3.3 扩散理论
5.4 有机高分子的极化子动力学理论
5.5 极化子的形成与解离
5.5.1 有机半导体的电荷注入
5.5.2 极化子形成动力学
5.5.3 极化子的解离
5.5.4 极化子的链间运动
5.6 有机场效应晶体管
5.7 有机超导体
参考文献

第六章 有机固体的光学特性
6.1 有机固体的红外与拉曼特性
6.1.1 红外光谱及拉曼光谱
6.1.2 聚乙炔的光谱性质
6.2 有机固体的发光特性
6.2.1 有机固体发光
6.2.2 有机固体发光的基本图像
6.3 有机发光器件
6.3.1 OLED 的结构
6.3.2 OLED 发光的基本原理
6.3.3 OLED 的发光效率
6.3.4 OLED 应用前景
6.4 有机太阳能电池
6.4.1 固体中的光伏特性
6.4.2 有机光伏器件
6.4.3 有机光伏器件应用前景
6.5 有机半导体激光器
参考文献

第七章 有机自旋电子学
7.1 自旋相互作用
7.2 有机磁性分子
7.3 有机磁性分子理论
7.4 有机磁性分子器件
7.5 有机自旋器件
7.5.1 实验概述
7.5.2 有机自旋阀的隧穿理论
7.6 有机器件自旋极化的扩散理论
7.7 有机器件自旋极化的量子理论
7.7.1 自旋极化注入
7.7.2 极化子自旋动力学
7.8 有机磁场效应
7.8.1 有机磁场效应（OMFE）
7.8.2 有机磁电阻（OMR）
7.9 有机磁场效应机理
7.9.1 极化子对机制
7.9.2 激子与极化子淬灭机制
7.9.3 双极化子机制
7.9.4 磁致跃迁理论
7.9.5 有机磁电阻理论
参考文献

第八章 生物大分子物理
8.1 生物大分子简介
8.1.1 蛋白质分子
8.1.2 DNA 分子
8.2 生物分子的稳定性
8.2.1 蛋白质分子动力学模型
8.2.2 蛋白质折叠
8.2.3 DNA 分子力学特性
8.3 DNA 分子的电荷输运性质
8.3.1 实验研究进展
8.3.2 理论研究进展
8.3.3 DNA 分子模型
8.4 DNA 输运的变电子数模型
8.5 DNA 分子的极化子理论
8.5.1 一维紧束缚模型下的极化子图像
8.5.2 三维紧束缚模型下的极化子图像
8.5.3 Peyrard-Bishop-Holstein模型下的极化子图像
8.5.4 双极化子图像
8.5.5 螺旋结构对极化子动力学的影响
8.6 DNA 分子器件的磁场效应
8.7 DNA 的光激发
参考文献

第九章 全碳材料
9.1 碳家族概述
9.2 碳团簇
9.2.1 碳团簇的种类
9.2.2C60的结构和性能
9.3 碳纳米管
9.4 石墨烯
9.4.1 石墨烯的制备
9.4.2 石墨烯的奇特性质
9.5 石墨烯纳米条带
9.5.1 石墨烯纳米条带的制备
9.5.2 石墨烯纳米条带的电子结构性质
9.5.3 锯齿边界石墨烯纳米带的磁性
9.6 金刚石
参考文献
《现代物理基础丛书》已出版书目

精彩书摘

　　第一章固体物理概述
　　本章将回顾固体物理中对于晶体的描述和认识.有机固体是固体的一种，因此对有机固体的很多描述手段和认识脱胎于（无机）固体物理.本章将从固体结构、晶格振动、电子性质、电磁性质以及维度性几个方面予以介绍.
　　1.1 固体结构
　　固体包含有大量原子或离子，数目以摩尔数（1023）计算.如此大量的原子或离子在微观上是按照一定的方式排列组合在一起的，其微观排列组合方式就是固体的结构.固体的宏观性质由微观结构和性质决定.固体的微观结构可以从固体的点阵结构和固体的结合两方面来分析.前者关注所有原子的相对位置，后者关注原子或离子之间的联系.
　　1.1.1 固体的点阵结构
　　固体按照点阵结构的有序性可以分为晶体和非晶体两大类.晶体中的原子排列具有周期性，也叫做长程有序.而非晶体则不具有长程有序的性质.1984年，人们又提出了介于晶体和非晶体之间的新状态，称作准晶态.对于晶体结构的研究可以追溯到两个世纪以前，而深入、系统的研究则始于X射线晶体衍射的发现.通过X射线手段人们证明晶体由原子通过周期性排列组成.
　　为了研究晶体的点阵结构，可以将空间重复的原子团单元抽象为几何的点，这些点构成为晶格，这些原子团称为原胞.图1.1.1给出了常见的立方晶格结构示意图.结构的周期性意味着平移一个确定的矢量，可以得到完全相同的晶格排列.在三维晶体中，我们通过平移矢量（.a1，.a2，.a3）的整数倍来表征所有原子的位置，其中三个矢量.a1，.a2，.a3称为三个基矢.原胞是最小的重复单元.但有时候为了反映晶格的周期性，常取原胞的几倍作为重复单元，叫做单胞.如图1.1.1所示，三维简单立方格子就是原胞，但是体心立方和面心立方格子却不是原胞，而是单胞.所有格点的位置可以通过下式给出：
　　R=ma1+na2+p.a3
　　其中， m，n，p 为整数.
　　图1.1.1简单立方、体心立方和面心立方晶格示意图
　　对于一个给定的晶格，可以定义一个倒格子，形成所谓的倒易空间.对于具有平移矢量（.a1，.a2，.a3）的三维晶格来说，倒格子的基矢定义为
　　b 1 =2π
　　.a2 × .a3
　　（1.1.1）
　　.a1
　　.a2 × .a3
　　·
　　b 2 =2π
　　.a3 × .a1
　　（1.1.2）
　　.a1
　　.a2 × .a3
　　·
　　b 3 =2π
　　.a1 × .a2
　　（1.1.3）
　　.a1
　　.a2 × .a3
　　·
　　倒易空间中的所有倒格矢则可以用（.b1，.b2，.b3）来表示：
　　G.= h.b1 + k.b2 + l.b3（1.1.4）
　　其中， h，k，l 为整数.
　　倒易空间中的元胞可以由Wigner-Seitz晶胞来表示.Wigner-Seitz晶胞定义为所选取的格点向最近的倒易格点的连线的垂直平分面包围的体积.倒易空间中的Wigner-Seitz晶胞也叫做第一布里渊区.在第一布里渊区边界上电子存在反射，这是造成带隙的原因.
　　表1.1.1七大晶系与相应的Bravais点阵
　　晶系 单胞基矢的特性 Bravais格子 所属点阵
　　三斜晶系单斜晶系正交晶系 .a1.=.a2.=.a3，夹角不等.a1.=.a2.=.a3，.a2⊥.a1，.a3.a1.=.a2.=.a3，.a1⊥.a2⊥.a3 简单三斜简单单斜、底心单斜简单正交，底心正交，体心正交，面心正交 C1，C2C2，Cs，C2hD2，C2v，D2h
　　三角晶系.a1 = .a2 = .a3 三角C3，C3i，D3，C3v， α = β = γ = 90. < 120. D3d
　　.a1=.a2=.a3C4，C4h，D4，C4v
　　四方晶系α = β = .γ .= 90. 简单四方，体心四方D4h，S4，D2d
　　六角晶系 .a1=.a2.=.a3，.a3⊥.a1，.a2 六角 C6，C6h，D6，C3v
　　γ = 120. D6h，C3h，D2h
　　立方晶系 .a1=.a2=.a3α=β=γ=90. 简单立方，体心立方，面心立方 T，Th，Td，O，Oh
　　1.1 固体结构3
　　……
　　晶体可以通过晶格平移或者绕某格点的特殊转动与其自身重合，其中的平移对称性通过选取单胞体现，而绕格点的转动对称性要求平移矢量的方向有一定的限制.可以通过这些限制对点阵进行分类，叫做Bravais点阵.三维情况下晶体分为七大晶系，14种Bravais点阵.假设.a1，.a2，.a3间的夹角分别为∠.a1.a2=α，∠.a2.a3=β，∠.a3.a1=γ，七大晶系有如表1.1.1的性质。
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前言/序言

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