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內容簡介

　　 《有機固體物理》主要闡述有機分子及其固體的結構和力學、電學、磁學、光學等物理性質，涉及當前在有機固體物理中一些成熟的理論圖像，並論述瞭相關前沿研究現狀. 本書共分九章. 第一章概述固體物理一般概念和問題；第二章簡述有機分子及其固體的結構；第三至第七章為有機固體中的元激發和導電、光學、磁學等特性；第八章為生物大分子物理簡介；第九章則介紹全碳材料，例如碳納米管、富勒烯和石墨烯等材料的性質. 《有機固體物理》可供凝聚態物理及相關領域的研究人員參考，也可作為大專院校的高年級本科生或研究生的教材或參考書.

目錄

前言
第一章 固體物理概述
1.1 固體結構
1.1.1 固體的點陣結構
1.1.2 固體的結閤
1.2 晶格振動
1.2.1 晶格振動理論
1.2.2 聲子
1.2.3 固體比熱
1.3 固體電子論
1.3.1 自由電子近似
1.3.2 布洛赫定理
1.3.3 近自由電子近似
1.3.4 緊束縛近似
1.4 固體導電理論
1.4.1 玻爾茲曼輸運方程
1.4.2 金屬導電理論
1.4.3 半導體導電理論
1.4.4 躍遷電導
1.5 固體的磁性
1.5.1 抗磁性
1.5.2 順磁性
1.5.3 鐵磁性
1.5.4 反鐵磁性
1.5.5 亞鐵磁性
1.5.6 巡遊電子的磁性，斯通納（Stoner）判據
1.6 固體的維度效應
參考文獻

第二章 有機固體結構
2.1 碳原子成鍵理論
2.2 分子間的相互作用
2.3 有機小分子
2.3.1 小分子的閤成
2.3.2 小分子的基本化學性質
2.4 導電高分子
2.4.1 高分子的閤成
2.4.2 聚乙炔的閤成
2.4.3 高分子的基本化學性質
2.4.4 共聚物
2.5 有機固體結構
2.5.1 小分子點陣結構
2.5.2 高分子的取嚮性
2.5.3 有機薄膜
2.6 有機固體各嚮異性
參考文獻

第三章 有機固體中的極化子
3.1 有機小分子中的極化子
3.1.1 極化子的一般圖像
3.1.2 有機小分子中的極化子
3.2 有機分子晶體模型
3.3 有機高分子模型
3.3.1 高分子鏈的緊束縛模型（SSH模型）
3.3.2 連續介質模型（TLM模型）
3.3.3 PPP 模型
3.3.4 實坐標空間模型
3.3.5 聲子化模型
3.4 高分子的二聚化
3.4.1 一維體係的Peierls不穩定性
3.4.2 高分子的基態
3.5 電荷密度波與自鏇密度波
3.6 孤子、極化子和雙極化子
3.6.1 孤子
3.6.2 極化子和雙極化子
3.7 有機分子振動理論
3.7.1 有機分子的光譜結構
3.7.2 振動理論
參考文獻

第四章 有機固體中的激子
4.1 激子的一般圖像
4.2 高分子中的激子和雙激子
4.3 激子的産生過程
4.4 激子的極化
4.5 激子的擴散與解離
參考文獻

第五章有機固體的導電性
5.1 有機固體電荷輸運的一般理論
5.2 有機小分子固體的導電性
5.3 有機固體導電理論
5.3.1 隧穿理論
5.3.2 躍遷理論
5.3.3 擴散理論
5.4 有機高分子的極化子動力學理論
5.5 極化子的形成與解離
5.5.1 有機半導體的電荷注入
5.5.2 極化子形成動力學
5.5.3 極化子的解離
5.5.4 極化子的鏈間運動
5.6 有機場效應晶體管
5.7 有機超導體
參考文獻

第六章 有機固體的光學特性
6.1 有機固體的紅外與拉曼特性
6.1.1 紅外光譜及拉曼光譜
6.1.2 聚乙炔的光譜性質
6.2 有機固體的發光特性
6.2.1 有機固體發光
6.2.2 有機固體發光的基本圖像
6.3 有機發光器件
6.3.1 OLED 的結構
6.3.2 OLED 發光的基本原理
6.3.3 OLED 的發光效率
6.3.4 OLED 應用前景
6.4 有機太陽能電池
6.4.1 固體中的光伏特性
6.4.2 有機光伏器件
6.4.3 有機光伏器件應用前景
6.5 有機半導體激光器
參考文獻

第七章 有機自鏇電子學
7.1 自鏇相互作用
7.2 有機磁性分子
7.3 有機磁性分子理論
7.4 有機磁性分子器件
7.5 有機自鏇器件
7.5.1 實驗概述
7.5.2 有機自鏇閥的隧穿理論
7.6 有機器件自鏇極化的擴散理論
7.7 有機器件自鏇極化的量子理論
7.7.1 自鏇極化注入
7.7.2 極化子自鏇動力學
7.8 有機磁場效應
7.8.1 有機磁場效應（OMFE）
7.8.2 有機磁電阻（OMR）
7.9 有機磁場效應機理
7.9.1 極化子對機製
7.9.2 激子與極化子淬滅機製
7.9.3 雙極化子機製
7.9.4 磁緻躍遷理論
7.9.5 有機磁電阻理論
參考文獻

第八章 生物大分子物理
8.1 生物大分子簡介
8.1.1 蛋白質分子
8.1.2 DNA 分子
8.2 生物分子的穩定性
8.2.1 蛋白質分子動力學模型
8.2.2 蛋白質摺疊
8.2.3 DNA 分子力學特性
8.3 DNA 分子的電荷輸運性質
8.3.1 實驗研究進展
8.3.2 理論研究進展
8.3.3 DNA 分子模型
8.4 DNA 輸運的變電子數模型
8.5 DNA 分子的極化子理論
8.5.1 一維緊束縛模型下的極化子圖像
8.5.2 三維緊束縛模型下的極化子圖像
8.5.3 Peyrard-Bishop-Holstein模型下的極化子圖像
8.5.4 雙極化子圖像
8.5.5 螺鏇結構對極化子動力學的影響
8.6 DNA 分子器件的磁場效應
8.7 DNA 的光激發
參考文獻

第九章 全碳材料
9.1 碳傢族概述
9.2 碳團簇
9.2.1 碳團簇的種類
9.2.2C60的結構和性能
9.3 碳納米管
9.4 石墨烯
9.4.1 石墨烯的製備
9.4.2 石墨烯的奇特性質
9.5 石墨烯納米條帶
9.5.1 石墨烯納米條帶的製備
9.5.2 石墨烯納米條帶的電子結構性質
9.5.3 鋸齒邊界石墨烯納米帶的磁性
9.6 金剛石
參考文獻
《現代物理基礎叢書》已齣版書目

精彩書摘

　　第一章固體物理概述
　　本章將迴顧固體物理中對於晶體的描述和認識.有機固體是固體的一種，因此對有機固體的很多描述手段和認識脫胎於（無機）固體物理.本章將從固體結構、晶格振動、電子性質、電磁性質以及維度性幾個方麵予以介紹.
　　1.1 固體結構
　　固體包含有大量原子或離子，數目以摩爾數（1023）計算.如此大量的原子或離子在微觀上是按照一定的方式排列組閤在一起的，其微觀排列組閤方式就是固體的結構.固體的宏觀性質由微觀結構和性質決定.固體的微觀結構可以從固體的點陣結構和固體的結閤兩方麵來分析.前者關注所有原子的相對位置，後者關注原子或離子之間的聯係.
　　1.1.1 固體的點陣結構
　　固體按照點陣結構的有序性可以分為晶體和非晶體兩大類.晶體中的原子排列具有周期性，也叫做長程有序.而非晶體則不具有長程有序的性質.1984年，人們又提齣瞭介於晶體和非晶體之間的新狀態，稱作準晶態.對於晶體結構的研究可以追溯到兩個世紀以前，而深入、係統的研究則始於X射綫晶體衍射的發現.通過X射綫手段人們證明晶體由原子通過周期性排列組成.
　　為瞭研究晶體的點陣結構，可以將空間重復的原子團單元抽象為幾何的點，這些點構成為晶格，這些原子團稱為原胞.圖1.1.1給齣瞭常見的立方晶格結構示意圖.結構的周期性意味著平移一個確定的矢量，可以得到完全相同的晶格排列.在三維晶體中，我們通過平移矢量（.a1，.a2，.a3）的整數倍來錶徵所有原子的位置，其中三個矢量.a1，.a2，.a3稱為三個基矢.原胞是最小的重復單元.但有時候為瞭反映晶格的周期性，常取原胞的幾倍作為重復單元，叫做單胞.如圖1.1.1所示，三維簡單立方格子就是原胞，但是體心立方和麵心立方格子卻不是原胞，而是單胞.所有格點的位置可以通過下式給齣：
　　R=ma1+na2+p.a3
　　其中， m，n，p 為整數.
　　圖1.1.1簡單立方、體心立方和麵心立方晶格示意圖
　　對於一個給定的晶格，可以定義一個倒格子，形成所謂的倒易空間.對於具有平移矢量（.a1，.a2，.a3）的三維晶格來說，倒格子的基矢定義為
　　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
　　·
　　倒易空間中的所有倒格矢則可以用（.b1，.b2，.b3）來錶示：
　　G.= h.b1 + k.b2 + l.b3（1.1.4）
　　其中， h，k，l 為整數.
　　倒易空間中的元胞可以由Wigner-Seitz晶胞來錶示.Wigner-Seitz晶胞定義為所選取的格點嚮最近的倒易格點的連綫的垂直平分麵包圍的體積.倒易空間中的Wigner-Seitz晶胞也叫做第一布裏淵區.在第一布裏淵區邊界上電子存在反射，這是造成帶隙的原因.
　　錶1.1.1七大晶係與相應的Bravais點陣
　　晶係 單胞基矢的特性 Bravais格子 所屬點陣
　　三斜晶係單斜晶係正交晶係 .a1.=.a2.=.a3，夾角不等.a1.=.a2.=.a3，.a2⊥.a1，.a3.a1.=.a2.=.a3，.a1⊥.a2⊥.a3 簡單三斜簡單單斜、底心單斜簡單正交，底心正交，體心正交，麵心正交 C1，C2C2，Cs，C2hD2，C2v，D2h
　　三角晶係.a1 = .a2 = .a3 三角C3，C3i，D3，C3v， α = β = γ = 90. < 120. D3d
　　.a1=.a2=.a3C4，C4h，D4，C4v
　　四方晶係α = β = .γ .= 90. 簡單四方，體心四方D4h，S4，D2d
　　六角晶係 .a1=.a2.=.a3，.a3⊥.a1，.a2 六角 C6，C6h，D6，C3v
　　γ = 120. D6h，C3h，D2h
　　立方晶係 .a1=.a2=.a3α=β=γ=90. 簡單立方，體心立方，麵心立方 T，Th，Td，O，Oh
　　1.1 固體結構3
　　……
　　晶體可以通過晶格平移或者繞某格點的特殊轉動與其自身重閤，其中的平移對稱性通過選取單胞體現，而繞格點的轉動對稱性要求平移矢量的方嚮有一定的限製.可以通過這些限製對點陣進行分類，叫做Bravais點陣.三維情況下晶體分為七大晶係，14種Bravais點陣.假設.a1，.a2，.a3間的夾角分彆為∠.a1.a2=α，∠.a2.a3=β，∠.a3.a1=γ，七大晶係有如錶1.1.1的性質。
　　……

前言/序言

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