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图书分类

Book classification
  1. 本书在前人工作基础上简要介绍了电子顺磁共振的基本原理、概念、理论描述以及自旋哈密顿理论,叙述了量子力学中微扰理论和方法。针对具有最低Kramers双重态的稀土离子和立方下具有轨道单重基态的过渡离子等体系,建立了不同对称下自旋哈密顿参量的微扰公式,并应用于含这些杂质离子的相关功能材料,而涉及这些应用的工作大多引自作者近年发表的相关学术论文。全书共分为11章。第1章介绍晶体场理论和电子顺磁共振的基本理...查看更多
  2. 前  言
    过渡和稀土元素是元素周期表中很特殊的族群,分别对应未满的3d和4f壳层,具有丰富的电子能级并表现出独特的光学跃迁,而其未配对电子呈现的顺磁性也使它们成为基于电子顺磁共振技术的材料结构分析探针。因此,过渡和稀土离子是很多功能材料(如光学晶体、磁性材料、高温超导材料和生物蛋白质等)中的激活离子,其电子能级和局部结构性质与材料的性能密切相关,被誉为新材料的宝库。电子顺磁共振谱具有灵敏度和可靠性高、分析简便的优点,其实验结果常用自旋哈密顿参量描述,包括零场分裂、g因子和超精细结构常数等。对这些谱学参量的理论分析通常需要借助剑桥学派建立的自旋哈密顿理论。在自旋哈密顿理论中,一般采用完全对角化和微扰方法进行自旋哈密顿参量的计算,本书主要针对后者进行介绍。微扰方法的特点是微扰哈密顿中各种相互作用贡献的不同阶次可近似用解析式给出,便于分析主要贡献及其变化规律。
    本书首先在前人工作基础上简要介绍了电子顺磁共振的基本原理和自旋哈密顿理论的基本知识,以及微扰理论的基本步骤和方法。其次,针对具有最低Kramers双重态的稀土离子(包括4f 1、4f 3、4f 5、4f 9、4f 11、4f 13等)体系,采用Abragam等基于基态2S+1LJ光谱支项的微扰方法建立了三角、四角和斜方对称下各向异性g因子和超精细结构常数的微扰公式;针对立方下具有轨道单重基态的过渡离子(包括八面体中的3d3、3d8、3d5和四面体中的3d2、3d7、3d5等)体系,采用Macfarlane强场微扰方法建立了立方、三角、四角、斜方或正交对称下零场分裂、g因子和超精细结构常数等的微扰公式,并在前人工作基础上考虑了配体(s和p)轨道以及旋轨耦合作用的贡献,同时对部分强共价体系(如Ⅱ~ⅥB族半导体中的3d2、3d7和3d5等)还计入了电荷转移机制的影响。最后,将上述公式应用于含这些杂质离子的相关功能材料,满意地解释了相关材料中过渡和稀土离子电子顺磁共振实验结果,并获得了上述杂质的局部结构信息。这些具体实例大多引自作者近年发表的相关学术论文以及课题组研究生的学位论文,涉及光学晶体、稀有矿物、高温超导材料以及稀磁半导体等材料。
    本书与已有的专著相比,具有如下特点:首先是系统性。本书同时包含主要的过渡和稀土离子体系,涉及立方、轴对称(三角和四角)以及斜方(或正交)等各种不同对称性,并对零场分裂、g因子、超精细结构常数和超超精细结构参量等各种自旋哈密顿参量进行了分析,便于读者系统地了解和熟悉过渡和稀土离子电子顺磁共振性质。其次是基础性。本书基于Macfarlane强场微扰方法,针对具有立方非简并基态的过渡离子进行处理,既是量子力学中非简并微扰的应用,也是Macfarlane强场微扰方法的具体实践;另外还简要介绍了电子顺磁共振的基本原理和自旋哈密顿理论的基本思路和方法,故可作为高等院校凝聚态物理及相关专业研究生教材,也可供广大青年教师参考。最后是实用性。本书的具体实例大多引自作者近年发表的相关学术论文以及课题组研究生的学位论文,涉及各种功能材料,并顺带介绍了这些功能材料掺杂上述过渡和稀土离子获得的独特性质和应用,也附上了相关文献,便于读者了解、熟悉。此外,本书结构主要以具有相似能级结构和基态的过渡和稀土离子电子组态进行分类,例如过渡离子部分以八面体中的3d3和四面体中的3d7(基态均为4A2)、八面体中的3d8和四面体中的3d2(基态均为3A2)以及八面体和四面体中3d5(基态均为6A1)进行分类,具有可读性,便于初学者快速掌握此类体系自旋哈密顿参量的基本特点。
    作者在早年读博期间,师从四川大学郑文琛教授,就本书部分工作曾经多次与其讨论研究,得到其悉心指导。同时在此前后也曾与四川师范大学赵敏光教授多次讨论,受益良多。在此谨向两位先生表示衷心的感谢和诚挚的敬意!高秀英、张志红、胡贤芬、丁长春、李莉莉、王雪峰和刘绪生等同志在其博士或硕士研究生阶段做的部分工作也收录入本书中,还有其他为本书做出贡献的同志,在此一并致谢。
    由于本书涉及内容较多,加上作者水平有限,虽然经过多次检查,但仍难免挂一漏万,顾此失彼,书中错漏和笔误之处恳请读者批评指正,以便再版时更正。



    董会宁  邬劭轶
    2018年3月于成都
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  1. 这段时期的物理模型是点电荷模型,常被称为晶体场理论。到了20世纪五六十年代,由于光谱技术、核磁共振技术以及激光技术等的迅速发展,大量的实验数据促使人们重新关注配位场理论的应用。1952年之后晶体场理论便被应用于过渡金属化学的许多方面,曾用它解释和预测过渡金属化合物的晶体化学、动力学与反应机理、磁学与光谱学性质以及热力学数据。1959年,晶体场理论在地质上得到了应用,Williams用它成功地解释了Skaergaard侵入体中岩浆分异结晶时过渡金属离子的相对富集问题。之后晶体场理论便被大量应用于地球化学和矿物学问题的研究中[5]。...查看更多
  2. 本书可供从事稀土或过渡离子材料研究的科技人员参考,也可供高等院校凝聚态物理、化学、材料科学及相关专业教师与研究生使用。
  1. 目  录
    1  晶体场理论和电子顺磁共振的基本理论 1
    1.1  晶体场理论 1
    1.2  电子顺磁共振基本理论 10
    1.3  自旋哈密顿理论 15
    2  稀土离子光谱和自旋哈密顿理论 19
    2.1  稀土材料研究的意义 19
    2.2  稀土离子光谱特点 21
    2.3  稀土离子的光谱理论 24
    2.4  稀土离子的自旋哈密顿理论 28
    3  4f 1或4f 13离子的自旋哈密顿参量的微扰公式及其应用 31
    3.1  轴对称晶场中4f 1或4f 13离子的自旋哈密顿参量微扰公式 31
    3.2  应  用 33
    4  4f 3离子的自旋哈密顿参量微扰公式及其应用 48
    4.1  三角和四角场中4f 3离子的EPR参量微扰公式 48
    4.2  应  用 50
    5  4f 5离子的自旋哈密顿参量微扰公式及其应用 54
    5.1  轴对称晶场中4f 5离子的自旋哈密顿参量微扰公式 54
    5.2  应  用 57
    6  4f 9离子的自旋哈密顿参量微扰公式及其应用 61
    6.1  轴对称(三角和四角)场中4f 9离子的自旋哈密顿参量微扰公式 61
    6.2  应  用 64
    7  4f 11离子的自旋哈密顿参量微扰公式及其应用 75
    7.1  轴对称(三角和四角)场中4f 11离子的自旋哈密顿参量微扰公式 75
    7.2  应  用 77
    8  过渡离子的高阶微扰理论 87
    8.1  过渡离子自旋哈密顿参量的基本特点 87
    8.2  Macfarlane强场微扰方法简介 88
    9  八面体中的3d3和四面体中的3d7离子自旋哈密顿参量的微扰公式 92
    9.1  八面体中的3d3离子 92
    9.2  四面体中的3d7离子 111
    10  八面体中的3d8离子和四面体中的3d2离子自旋哈密顿参量的微扰公式 123
    10.1  八面体中的3d8离子 123
    10.2  四面体中的3d2离子 132
    11  八面体和四面体中的3d5离子自旋哈密顿参量的微扰公式 141
    11.1  八面体中的3d5离子 141
    11.2  四面体中的3d5离子 155
    参考文献 167
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  2. 董会宁,男,四川宝兴人,2003年博士毕业于四川大学,2006-2007年在英国University of Dundee作访问学者。1995-2003年在四川师范大学任讲师、副教授

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