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第一章 晶体与近代晶体学1

1.1 晶体1

1.1.1 晶体与非晶体相比，晶体所具有的基本性质1

1.1.2 天然晶体与人工晶体2

1.1.3 晶体内涵的拓宽4

1.2 近代晶体学5

1.2.1 经典晶体学6

1.2.2 X射线晶体学6

1.2.3 晶体生长科学与技术7

1.2.4 非周期性晶体学10

1.2.5 纳米晶体学10

1.2.6 蛋白质晶体学10

1.3 近代晶体学与其他主要相关学科的联系11

参考文献11

第二章 晶体结构周期性点阵描述14

2.1 晶体点阵14

2.1.1 晶体点阵结构理论发展的简要历史回顾14

2.1.2 点阵的类型15

2.1.3 点阵的矩阵表示19

2.1.4 点阵对晶体对称轴轴次的限制20

2.1.5 点阵的方向指数21

2.1.6 三维空间点阵的平面指数25

2.1.7 三方及六方晶体的四轴坐标系平面指数26

2.1.8 晶体结构的有序性问题28

2.2 倒易点阵29

2.2.1 倒易点阵的定义29

2.2.2 倒易点阵的基本性质32

2.2.3 倒易矢量在晶体学中的应用35

2.2.4 二维倒易点阵的平面类型38

参考文献40

第三章 晶体对称性理论42

3.1 对称性概念42

3.1.1 对称性定义42

3.1.2 对称操作与对称元素43

3.1.3 对称变换43

3.2 群论基础44

3.2.1 群G的基本性质（又称群的公理）44

3.2.2 群G的乘法表45

3.2.3 群G的一些基本概念48

3.3 32种晶体学点群54

3.3.1 晶体的宏观对称元素55

3.3.2 晶体宏观对称元素的组合57

3.3.3 32种晶体学点群60

3.4 14种晶体学平移群80

3.4.1 空间点阵类型与晶系的关系80

3.4.2 14种布拉维点阵型式81

3.4.3 约化胞理论84

3.5 230种晶体学空间群85

3.5.1 晶体的微观对称元素85

3.5.2 晶体微观对称元素的组合87

3.5.3 点群与空间群的同形性90

3.5.4 推引晶体学空间群91

3.5.5 空间群符号95

3.5.6 等效点系96

3.5.7 一些常用技术晶体的空间群97

3.6 一维和二维对称群100

3.6.1 一维对称群100

3.6.2 二维对称群100

3.7 二色群和准晶对称群104

3.7.1 二色群：既考虑到晶体的位置对称性，又考虑到晶体的状态对称性104

3.7.2 准晶对称群106

参考文献106

第四章 晶体形态学108

4.1 晶体形态学中的几个经典性定律108

4.2 晶面角的测量与投影111

4.2.1 晶面角的测量112

4.2.2 晶体的投影113

4.3 晶体的理想形态116

4.3.1 晶体的单形116

4.3.2 47种单形在32种点群中的分布117

4.3.3 晶体的聚形122

4.4 几种预测性晶体形态理论模型123

4.4.1 BFDH理论模型123

4.4.2 AE理论模型124

4.4.3 最小表面能理论模型124

4.4.4 PBC理论模型124

4.4.5 配位多面体生长基元理论模型125

4.5 实际晶体生长形态126

4.5.1 晶体的生长习性126

4.5.2 晶体生长的二型性与多型性127

4.5.3 类质同象与类质多象128

4.5.4 双晶129

4.6 生长环境相对晶体生长形态的影响134

4.7 晶体形态稳定性与晶体表面137

4.7.1 晶体形态稳定性137

4.7.2 晶体表面138

4.8 计算机模拟晶体形态139

4.9 当前研究晶体形态的意义与作用141

参考文献142

第五章 晶体的衍射效应与其应用144

5.1 晶体的衍射效应144

5.1.1 X射线源与X射线性质144

5.1.2 X射线衍射几何学146

5.1.3 晶体对X射线衍射的影响150

5.1.4 X射线数据的收集方法159

5.1.5 电子衍射和中子衍射164

5.2 晶体衍射效应的应用171

5.2.1 X射线对晶体结构的测定171

5.2.2 X射线形貌术172

5.2.3 晶胞常数的精确测量172

5.2.4 物相的X射线衍射分析174

5.2.5 结晶相图的X射线测量175

5.2.6 电子衍射与中子衍射的应用178

参考文献180

第六章 晶体结构的形成182

6.1 原子结构182

6.1.1 原子核外电子的运动状态182

6.1.2 量子数与轨道183

6.1.3 电子云的分布185

6.1.4 原子的电子排布185

6.1.5 原子的电离能、电子亲和能及电负性190

6.2 晶体的键型192

6.2.1 离子键192

6.2.2 共价键199

6.2.3 金属键208

6.2.4 范德瓦耳斯键211

6.2.5 氢键215

6.2.6 中间型（混合型）键219

6.3 无机晶体结构形成原理221

6.3.1 球紧密堆积原理222

6.3.2 鲍林规则224

6.3.3 晶体结构中的配位多面体224

6.3.4 无机晶体形成的一些经验规律226

6.4 有机晶体结构形成原理227

6.4.1 有机分子的结构227

6.4.2 有机分子的对称性230

6.4.3 晶体结构中有机分子的堆积230

6.4.4 有机晶体结构在空间群中的分布231

6.5 晶体场理论与配位场理论231

6.5.1 晶体场理论231

6.5.2 配位场理论233

6.6 晶体工程简介234

参考文献236

第七章 晶体结构238

7.1 晶体结构的主要类型238

7.2 元素单质的晶体结构239

7.2.1 金属单质的晶体结构239

7.2.2 稀有气体的晶体结构240

7.2.3 非金属单质的晶体结构240

7.3 金属合金的晶体结构242

7.3.1 金属固溶体242

7.3.2 金属间化合物243

7.3.3 电子化合物244

7.3.4 非周期性结构的固相合金245

7.4 无机化合物典型的晶体结构245

7.4.1 二元化合物典型的晶体结构245

7.4.2 多元化合物典型的晶体结构254

7.4.3 新型功能晶体结构举例281

7.5 有机化合物典型的晶体结构287

7.5.1 六次甲基四胺晶体结构287

7.5.2 尿素的晶体结构287

7.5.3 苯基脲的晶体结构288

7.5.4 硫酸三甘肽的晶体结构289

7.5.5 L-精氨酸磷酸盐晶体290

7.5.6 2，4-二硝基苯丙氨基甲酯晶体290

7.5.7 2-甲基-4-硝基苯胺晶体291

7.6 聚合物分子结构与晶体结构291

7.6.1 非生物聚合物292

7.6.2 生物聚合物295

参考文献301

第八章 晶体的物理性质304

8.1 张量的基础知识304

8.1.1 张量的定义304

8.1.2 张量的变换定律307

8.2 晶体对称性对晶体物理性质的影响310

8.2.1 诺依曼原则310

8.2.2 晶体的对称性对其物理性质的影响311

8.3 晶体的力学性质314

8.3.1 晶体的应力与应变314

8.3.2 晶体的弹性和范性319

8.3.3 晶体的解理性321

8.3.4 晶体的硬度322

8.3.5 晶体的热膨胀323

8.4 晶体的介电性质325

8.4.1 电极化326

8.4.2 晶体的介质极化率和介电常数326

8.4.3 极化弛豫和介质损耗327

8.5 晶体的压电性质329

8.5.1 压电系数329

8.5.2 电致伸缩效应331

8.5.3 压电晶体及其应用331

8.6 晶体的热释电性质333

8.6.1 热释电晶体的对称性特点333

8.6.2 热释电探测器对晶体材料的要求334

8.6.3 热释电晶体及其应用336

8.7 晶体的铁电性质338

8.7.1 铁电晶体的电滞回线339

8.7.2 铁电晶体的居里温度Tc340

8.7.3 铁电相变（铁电体）的两种主要类型341

8.7.4 铁电晶体的主要类型342

8.7.5 介电晶体、压电晶体、热释电晶体和铁电晶体四者间对称性的相互联系342

8.8 晶体的线性光学性质343

8.8.1 晶体光学基础343

8.8.2 光波在晶体中的传播特性344

8.8.3 晶体中的双折射现象345

8.8.4 光率体和折射率面346

8.8.5 晶体折射率的色散353

8.9 晶体的非线性光学性质354

8.9.1 晶体的非线性电极化354

8.9.2 晶体的二阶非线性光学系数（倍频系数）356

8.9.3 晶体的相位匹配358

8.9.4 非线性光学晶体材料359

8.10 晶体在外场作用下的光学性质361

8.10.1 晶体的电光效应361

8.10.2 晶体的弹光效应370

8.10.3 晶体的声光效应371

8.10.4 晶体的热光效应374

8.10.5 晶体的光折变效应376

参考文献377

第九章 晶体生长380

9.1 相变与相图381

9.1.1 相变381

9.1.2 相图381

9.2 相变的驱动力385

9.2.1 气体-晶体体系385

9.2.2 溶液-晶体体系386

9.2.3 熔体-晶体体系386

9.3 晶体的成核理论388

9.3.1 均匀成核的经典理论388

9.3.2 非均匀成核理论391

9.4 晶体生长的输运过程与边界层理论394

9.4.1 晶体生长的输运过程394

9.4.2 边界层理论396

9.5 晶体生长界面结构理论模型402

9.5.1 光滑界面理论模型402

9.5.2 螺旋位错理论模型403

9.5.3 粗糙界面理论模型403

9.5.4 扩散界面理论模型404

9.5.5 蛋白质晶体生长的微观模型405

9.6 晶体生长动力学406

9.6.1 光滑界面的生长407

9.6.2 螺旋位错生长409

9.6.3 粗糙界面的生长410

9.6.4 扩散界面的生长411

9.6.5 蛋白质晶体生长412

9.6.6 蒙特卡罗法模拟晶体生长413

9.7 单晶体生长方法415

9.7.1 从熔体中生长单晶体415

9.7.2 从溶液中生长单晶体418

9.7.3 高温溶液法生长单晶体421

9.7.4 热液法晶体生长424

9.7.5 从气相中生长单晶体426

9.7.6 高温高压法427

9.8 晶体薄膜428

9.8.1 晶体薄膜生长方法428

9.8.2 晶体薄膜的形成、结构与其性质433

9.8.3 薄膜材料的主要类型与其应用433

9.9 有机功能晶体与其生长435

参考文献437

第十章 晶体缺陷440

10.1 晶体缺陷的基本类型440

10.1.1 晶体的点缺陷440

10.1.2 晶体的线缺陷447

10.1.3 晶体的面缺陷452

10.1.4 晶体的体缺陷456

10.2 晶体缺陷的观测方法与技术459

10.2.1 晶体成分分析459

10.2.2 位错的光学观察460

10.2.3 X射线衍射形貌术，简称X射线形貌术462

10.2.4 电子显微术468

参考文献472

第十一章 磁晶与磁群474

11.1 磁晶474

11.1.1 常用的磁学名词和单位475

11.1.2 磁晶的分类476

11.1.3 强磁性晶体的磁的各向异性480

11.1.4 磁畴482

11.1.5 磁晶的磁滞性质485

11.1.6 磁晶的剩余磁化486

11.1.7 磁晶的磁结构487

11.1.8 磁效应489

11.1.9 天然磁晶和人工磁晶490

11.2 磁群492

11.2.1 反对称要素492

11.2.2 磁点群496

11.2.3 三维二色布拉维点阵498

11.2.4 三维二色空间群499

参考文献500

第十二章 准晶体503

12.1 准晶的类型504

12.1.1 三维准晶504

12.1.2 二维准晶507

12.1.3 一维准晶509

12.2 准点阵509

12.2.1 一维准点阵510

12.2.2 二维准点阵513

12.2.3 三维准点阵513

12.3 准晶的对称性——点群与空间群514

12.3.1 一维准晶的点群与空间群514

12.3.2 二维准晶的点群与空间群515

12.3.3 三维二十面体的点群与空间群516

12.3.4 准晶的点群与空间群实验测定的研究516

12.4 准晶生长517

12.4.1 高温溶液法517

12.4.2 熔体坩埚下降法518

12.4.3 提拉法518

12.4.4 气相蒸发法518

12.4.5 准晶的生长形态519

12.4.6 准晶的生长缺陷519

12.5 准晶的物理性能和准晶材料的应用519

12.5.1 准晶的物理性能519

12.5.2 准晶材料的应用520

参考文献522

第十三章 纳米晶体525

13.1 纳米晶效应525

13.1.1 表面效应525

13.1.2 小尺寸效应526

13.1.3 量子尺寸效应526

13.1.4 宏观量子隧道效应527

13.1.5 库仑堵塞效应527

13.1.6 介电限域效应527

13.2 纳米晶体生长528

13.2.1 金属纳米晶528

13.2.2 半导体纳米晶529

13.2.3 磁性纳米晶530

13.2.4 氧化物纳米晶531

13.2.5 量子化纳米晶532

13.2.6 胶体纳米晶533

13.3 纳米晶的表征534

13.3.1 高分辨率透射电子显微镜534

13.3.2 扫描探针显微镜535

13.3.3 扫描电子显微镜535

13.3.4 X射线衍射536

13.3.5 磁力显微镜537

13.3.6 超导量子相干磁力测定仪537

13.3.7 拉曼散射法537

13.4 纳米晶的性能特点538

13.4.1 纳米晶的化学特性538

13.4.2 纳米晶异常的热力学性质538

13.4.3 纳米晶粒的异常物理性质539

13.5 纳米晶的应用540

13.5.1 在医疗药物方面的应用540

13.5.2 纳米晶作为高效催化剂和吸收剂540

13.5.3 保护生态环境方面的应用541

13.5.4 能源材料541

13.5.5 磁性纳米晶的应用541

13.5.6 半导体纳米晶的应用542

13.5.7 纳米晶的光学性质方面的应用542

参考文献543

第十四章 液晶548

14.1 液晶分子549

14.2 液晶相与液晶类型550

14.2.1 液晶相550

14.2.2 液晶的类型550

14.3 热致液晶551

14.3.1 向列型液晶551

14.3.2 近晶型液晶552

14.3.3 胆甾型液晶553

14.3.4 盘状液晶554

14.3.5 有序参数554

14.3.6 液晶的向错缺陷555

14.3.7 液晶显示用的液晶材料556

14.4 溶致液晶557

14.5 聚合物液晶559

14.5.1 主链型聚合物液晶559

14.5.2 侧链型聚合物液晶560

14.6 液晶的物理性质与其应用561

14.6.1 液晶的物理性能561

14.6.2 液晶的应用562

14.7 液晶的理论和新型液晶563

14.7.1 液晶的理论563

14.7.2 新型液晶564

参考文献566

附录Ⅰ 点群及其同形空间群568

附录Ⅱ 晶体物理坐标轴的定向规则576

附录Ⅲ 晶体物理性质矩阵表578

后记583