六棱柱型金属团簇化合物、半导体纳米复合物的光学非线性研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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常青 著

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• 金属团簇
• 半导体纳米复合物
• 光学非线性
• 光物理
• 材料科学
• 纳米材料
• 光谱学
• 量子化学
• 非线性光学
• 团簇化合物

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出版社： 黑龙江大学出版社有限责任公司

ISBN：9787811299274

商品编码：29367022250

包装：平装

出版时间：2016-01-01

图书基本信息
图书名称	六棱柱型金属团簇化合物、半导体纳米复合物的光学非线性研究
作者	常青
定价	39.00元
出版社	黑龙江大学出版社有限责任公司
ISBN	9787811299274
出版日期	2016-01-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

研究了六棱柱型金属团簇化合物溶液、金属团簇化合物掺杂高聚物以及半导体氧化物的光限幅特性、非线性吸收及非线性折射特性；应用非线性吸收和非线性散射理论解释了六棱柱型金属团簇化合物掺杂高聚物和与其相对应的溶液的光限幅特性的区别；从非线性散射的机制出发，讨论了散射与粒子尺寸、脉宽的关系；利用Z-scan技术、泵浦探测技术、散射图样以及TEM图对六棱柱型金属团簇化合物进行了光限幅机理分析。

作者简介

常青，教授，博士，电子科学与技术一级省级重点学科方向带头人、物理电子学二级省重点学科后备带头人，黑龙江大学教师。

目录

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文摘

序言

《六棱柱型金属团簇化合物、半导体纳米复合物的光学非线性研究》 图书简介 本书深入探讨了六棱柱型金属团簇化合物和半导体纳米复合物这两类在现代材料科学领域具有重要应用潜力的物质，聚焦于它们在光学非线性效应方面的研究。通过理论计算与实验验证相结合的方法，系统阐述了这些新型材料独特的光学性质，以及它们在光电子器件、光通信、激光技术等前沿领域中的应用前景。 第一部分：六棱柱型金属团簇化合物的光学非线性 金属团簇，特别是具有特定笼状结构的金属原子簇，因其独特的电子离域性和尺寸效应，展现出许多新颖的物理和化学性质。本书重点关注具有六棱柱（prismatic）结构的金属团簇，例如以[Au25(SR)18]^- 为代表的银、金、铜等金属的硫醇盐配体保护的团簇。这类团簇通常具有明确的分子式和精确的原子组成，其电子结构呈现出类似类原子的量子限制效应，从而导致其光学性质与宏观金属材料截然不同。 1.1 六棱柱型金属团簇的结构特点与电子性质 本书将首先介绍六棱柱型金属团簇的基本结构单元，如二十五金属原子（M25）簇。这些簇通常由一个核心金属原子簇和外围的配体鞘层组成。核心原子簇的几何构型对于团簇的电子性质起着决定性作用。例如，M25团簇可能呈现出Tda对称性的十二面体结构，其内部的金属原子通过金属-金属键形成紧密的网络。外围的硫醇盐（SR）配体不仅稳定了金属团簇，还通过其sp电子与金属核心的d电子发生相互作用，对团簇的HOMO-LUMO能隙、电子密度分布产生重要影响。 本书将详细分析六棱柱型金属团簇的电子能级结构，特别是HOMO（最高占据分子轨道）和LUMO（最低未占据分子轨道）的能级劈裂和分布。通过量子化学计算方法（如密度泛函理论DFT），可以精确计算这些能级，并预测团簇的吸收光谱、荧光性质等。这些计算结果为理解其光学非线性效应提供了坚实的理论基础。 1.2 六棱柱型金属团簇的光学非线性效应 光学非线性效应是指材料对光场强度的响应是非线性的，即出射光束的频率、振幅、相位等参数会随着入射光强度的变化而发生改变。对于金属团簇而言，其高度离域的电子云、有限的尺寸以及类原子的电子结构，使其在光学非线性方面表现出独特的优势。 本书将重点讨论以下几种光学非线性现象在六棱柱型金属团簇中的体现： 二次谐波产生（Second Harmonic Generation, SHG）：SHG是指材料将入射光的频率加倍，产生二倍频率的光。对于具有较高对称性的中心反演对称的材料，理论上不应产生SHG。然而，一些金属团簇，即使在宏观尺度上可能表现出中心反演对称，但其微观的电荷分布和电子跃迁机制可能打破这种对称性，从而表现出显著的SHG效应。本书将通过实验测量和理论分析，揭示六棱柱型金属团簇的SHG特性，并探讨配体结构、金属种类等因素对其SHG强度的影响。 三阶非线性光学效应（Third-Order Nonlinear Optics）：三阶非线性光学效应包括自聚焦/自散焦、相位共轭、饱和吸收、光诱导吸收等。金属团簇由于其强烈的电子跃迁和电荷转移过程，通常表现出较强的三阶非线性效应。 自聚焦/自散焦：入射光强度的变化会引起材料折射率的变化，进而导致光束发生聚焦或散焦。对于金属团簇，其电荷转移和电子跃迁可能导致电子云的极化，产生非线性极化率，从而引起折射率的非线性变化。本书将通过Z扫描等实验技术，测量六棱柱型金属团簇的非线性折射率和非线性吸收系数，并分析其饱和吸收和光诱导吸收行为。 三阶非线性极化率（χ⁽³⁾）：χ⁽³⁾是描述材料三阶非线性光学性质的关键参数。高χ⁽³⁾值意味着材料具有更强的非线性光学响应。本书将阐述影响金属团簇χ⁽³⁾的因素，例如金属中心的电子结构、配体的电子效应、团簇的尺寸和聚集态等。 光致发光（Photoluminescence, PL）：金属团簇通常表现出强烈的荧光发射，其发射光谱与团簇的结构和电子能级密切相关。本书将研究金属团簇的光致发光特性，包括发光波长、量子产率、荧光寿命等，并探讨其在光学非线性效应中的作用。例如，强烈的荧光发射可能与饱和吸收等非线性吸收过程协同作用，影响材料的光学响应。 1.3 应用前景 六棱柱型金属团簇在光学非线性方面表现出的优异性能，使其在以下领域具有广阔的应用前景： 光限幅器（Optical Limiters）：用于保护光学器件免受强激光损伤，通过饱和吸收等机制限制通过材料的光强。 光开关（Optical Switches）：利用非线性光学效应实现光信号的快速切换。 光存储（Optical Storage）：通过改变材料的光学性质实现信息存储。 非线性光学成像（Nonlinear Optical Imaging）：如二次谐波显微镜，用于生物成像和材料表征。 激光技术（Laser Technology）：如作为非线性晶体材料用于激光倍频。 第二部分：半导体纳米复合物的光学非线性 半导体纳米复合物是指将半导体纳米材料（如量子点、纳米线、纳米片等）与非半导体材料（如金属纳米粒子、聚合物、介质材料等）复合而成的材料。这种复合不仅可以克服单一材料的局限性，还可以通过界面效应、协同效应等实现性能的增强和新功能的产生。本书重点关注半导体纳米复合物中的光学非线性行为。 2.1 半导体纳米材料的光学非线性 半导体纳米材料，特别是量子尺寸的半导体纳米晶体，由于其量子限制效应，其电子和空穴被局域化在纳米尺寸内，导致其能带结构发生显著变化，形成离散的能级。这使得其光学性质与块体材料有很大不同，并展现出强烈的量子尺寸依赖性。 量子限制斯塔克效应（Quantum Confined Stark Effect, QCSE）：在电场作用下，半导体纳米材料的激子（电子-空穴对）会发生空间分离，导致其吸收和发射光谱发生红移。这种效应是半导体纳米材料重要的光学非线性现象之一。 非线性吸收/增益：半导体纳米材料在强光照射下，会发生电子的填充和跃迁，导致吸收系数随光强变化，产生饱和吸收或光诱导吸收。在特定条件下，还可能表现出光放大或受激发射等增益现象。 非线性折射：强光照射引起半导体纳米材料折射率的非线性变化，导致自聚焦或自散焦效应。 2.2 半导体纳米复合物的构建策略与光学非线性增强 本书将介绍构建各种半导体纳米复合物的策略，并重点分析复合物形成如何增强或调控光学非线性效应。 金属-半导体纳米复合物：将金属纳米粒子（如金、银纳米粒子）与半导体纳米材料复合。金属纳米粒子的表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）可以产生局域化的强电场，显著增强半导体材料附近的激发光强度，从而提高半导体材料的光学非线性响应。同时，金属纳米粒子还可以通过电荷转移、能量转移等机制，进一步影响半导体材料的光学性质。 SPR增强效应：详细阐述SPR如何增强半导体纳米材料的吸收、荧光以及非线性光学效应。 异质结效应：分析金属与半导体界面处的电荷分离和再结合过程，如何影响非线性光学响应。 半导体-聚合物纳米复合物：将半导体纳米材料分散在聚合物基质中。聚合物基质可以提供良好的分散性和机械稳定性，同时其自身的非线性光学性质也可能与半导体纳米材料发生协同作用。 界面工程：研究聚合物与半导体纳米材料界面的修饰如何影响复合物的光学性能。 协同效应：探讨聚合物和半导体材料在非线性光学响应上的协同增强。 多组分半导体纳米复合物：将多种半导体纳米材料或半导体与介质材料复合，构建具有更复杂电子结构和光相互作用的纳米复合物。 2.3 光学非线性在半导体纳米复合物中的应用 半导体纳米复合物在光学非线性方面表现出的优异性能，使其在以下领域具有重要应用价值： 光催化（Photocatalysis）：通过增强光吸收和载流子分离效率，提高光催化反应的效率。 光电探测（Photodetection）：构建高性能的光电探测器，利用非线性光学效应实现对不同光强的响应。 传感器（Sensors）：利用光学非线性效应对特定物质进行高灵敏度检测。 生物成像与治疗（Bioimaging and Therapy）：利用其非线性光学性质进行深层组织成像，或结合光动力治疗。 光电器件（Optoelectronic Devices）：如有机发光二极管（OLEDs）、太阳能电池等，通过调控光学非线性实现性能的提升。 结论与展望 本书在对六棱柱型金属团簇化合物和半导体纳米复合物的光学非线性进行深入研究的基础上，将对其未来的发展方向进行展望。未来的研究将更加注重： 新结构、新材料的设计与合成：开发具有更优异光学非线性性能的新型金属团簇和纳米复合物。 理论计算与实验技术的结合：利用先进的理论模拟手段和精密的实验表征技术，更深入地理解光学非线性机制。 功能化与器件化研究：将这些材料应用于实际器件中，推动其在光电子、能源、生物医学等领域的应用。 稳定性与环境友好性：关注材料在实际应用中的稳定性和环境影响。 本书旨在为从事金属团簇、纳米材料、非线性光学以及相关交叉学科的科研人员和学生提供有价值的参考，并为相关领域的进一步发展提供启示。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给人一种沉稳而又充满探索欲的感觉，那种深邃的蓝色调配上精密的几何图形，仿佛在暗示着内里蕴含的复杂而又迷人的科学世界。我通常喜欢那些能够将抽象概念以视觉化方式呈现出来的书籍，而这本书从装帧上就做到了这一点，让人一拿到手就对手头的材料产生了强烈的兴趣。虽然我还没有完全深入到每一个技术细节中去，但仅从其呈现出的专业性和严谨性来看，就能感受到作者在选题上的独到眼光。它显然不是一本面向大众的科普读物，而是精准地瞄准了特定领域研究者的需求，那种对前沿物理和材料科学的深度挖掘，是真正能让人在专业领域有所收获的标志。我期待着它能揭示出那些隐藏在微观结构背后的惊人物理规律，特别是那种关于物质形态与功能之间微妙关系的阐述，这通常是吸引我深入研读的关键点。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验方面，我尤其欣赏作者在逻辑构建上的清晰脉络。在快速翻阅引言和目录时，我注意到章节之间的过渡非常自然，从基础的理论铺陈到具体的实验案例，层层递进，没有那种为了堆砌概念而生硬连接的痕迹。对于一个长期在相关交叉领域摸索的人来说，这种流畅的叙事节奏至关重要，它能帮助我们将注意力集中在核心的科学发现上，而不是被冗杂的背景知识所困扰。我感觉作者非常懂得如何引导读者的思维，仿佛有一位经验丰富的导师在旁边耐心讲解，每一步推导都言之有物，逻辑链条坚不可摧。这种严密的结构性，使得即便是面对那些高深莫测的数学模型和量子力学描述，也能保持一种掌控感，而不是被知识的洪流所淹没。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大触动是它在理论深度上的大胆性。在当前的科研环境下，很多文献倾向于保守和碎片化地呈现结果，但这本书似乎没有这个顾虑，它似乎在试图构建一个更为宏大和统一的理论框架来解释所观察到的现象。这种敢于挑战现有认知边界的态度，正是科研进步的源泉。我特别留意了其中关于“结构对称性”如何影响宏观光学响应的讨论，这部分内容似乎触及到了物理学中最基本的美学与功能性的结合点。如果作者能够成功地将这些高维度的结构信息转化为可量化的物理参数，那么这本书的贡献将不仅仅是记录了一系列实验数据，而更像是在提供一种看待和设计新材料的全新“视角”。

评分☆☆☆☆☆

从排版和图表的质量来看，出版方显然也投入了极大的精力，这对于一本理工专著而言，是绝对不可或缺的。我发现图表的清晰度非常高，标注详尽，特别是那些用来展示纳米尺度的形貌和光谱特征的插图，细节丰富到足以让人进行二次分析。在科学阅读中，一张“会说话”的图表，其价值远超千言万语的文字描述。这本书在这方面做得非常出色，它仿佛提供了一套完整的“视觉证据链”，支撑着作者提出的每一个论断。这种对细节的极致追求，体现了作者和出版团队对科学准确性的最高敬意，让人对后续的深入阅读充满了信心，相信其中呈现的每一个数据点都经过了千锤百炼。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书散发出一种求真务实的气息，它不像某些学术著作那样空泛地讨论“未来趋势”，而是紧密地扎根于具体的物质系统和可验证的实验结果之中。它成功地架起了一座桥梁，连接了基础的晶体结构理论与前沿的光学应用，使得那些原本看似孤立的知识点得以有机融合。对于我个人而言，这本书的价值在于它提供了一个思考的支架，它不直接给出所有答案，但它教会了你如何去问更深入、更有效的问题。我期待着能从中汲取灵感，将其中的一些分析方法应用到我目前正在处理的复杂体系建模中去，它无疑将成为我书架上经常翻阅的工具书之一，而非仅仅是束之高阁的摆设。