本书是一部介绍光电功能化合物这一备受国内外关注的“分子材料”的基础及进展的著作，着重从结构化学、凝聚态物理、材料和分子生物学相互渗透的观点，结合高校教学和科研基础，深入浅出地对当前高新科学技术中光、电、磁、热等物理功能分子材料分章进行介绍，其中包括分子材料的物理研究方法、分子光电材料的制备、分子导体、分子磁体、介电体和介磁体、极化作用和多铁性、非线性光学材料、光的吸收和光致发光、电致发光、机械化学发光和发电、颜色和热致变色、电致变色、光致变色、分子光电体系的组装、分子纳米体系及其膜层体系、光伏电池和化学储能等内容。
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序言
第1章 绪论 1
1.1 功能化合物和分子材料 1
1.1.1 分子化合物 1
1.1.2 功能化合物 5
1.1.3 光电分子材料 6
1.2 分子组装和分子工程 9
1.2.1 生物分子中的自组装 9
1.2.2 分子设计 13
1.2.3 晶体工程 16
参考文献 18
第2章 分子材料的物理研究方法 20
2.1 分子材料的理论计算 20
2.1.1 化学键的价键理论 26
2.1.2 分子轨道理论 28
2.1.3 配体场理论 32
2.1.4 分子力学方法 35
2.2 分子固体体系的计算 36
2.2.1 晶体的点阵结构 36
2.2.2 晶体能带理论 40
2.2.3 能带理论应用示例 45
2.2.4 凝聚态体系及其计算模拟 49
2.3 分子体系的宏观性质和微观结构的关联 56
2.3.1 宏观物理化学性质的微观诠释 56
2.3.2 晶体的相变及其对称性性质的关骐 61
2.3.3 分子体系结构的物理研究方法 63
参考文献 67
第3章 分子材料的制备 69
3.1 软化学合成方法 69
3.1.1 溶剂热法 70
3.1.2 溶胶凝胶法 74
3.1.3 固态组合化学 76
3.2 半导体电子材料的制备 81
3.2.1 半导体的类型 81
3.2.2 pn结 83
3.2.3 功能膜的形成及技术 84
3.2.4 MOCVD技术 85
3.3 金属有机化学气相沉积方法及其前体物 88
3.3.1 Ⅲ-V族材料和II-Ⅵ族材料 90
3.3.2 加合物型MOCVD前体物 92
3.3.3 金属及其氧化物膜 97
参考文献 99
第4章 分子导体 102
4.1 金属和半导体的导电基础 104
4.1.1 金属导体和半导体的电子传输过程 104
4.1.2 导体的量子理论 107
4.1.3 金属超导性 109
4.2 分子导体 111
4.2.1 电荷转移有机分子导体的合成和结构 112
4.2.2 分子导体的分子设计 118
4.3 C6070生物电荷转移导体 124
4.3.1 富勒烯的合成和结构 124
4.3.2 C60的导电特性 128
4.4 导电聚合物 130
4.4.1 有机和配位聚合物 130
4.4.2 导电配位聚舍物 133
参考文献 138
第5章 分子磁体 141
5.1 分子磁性基础 141
5.1.1 原子磁性和磁性的类型 141
5.1.2 顺磁性的van Vleck方程 146
5.1.3 零场分裂和各向异性 150
5.2 协同磁性效应的本质 154
5.2.1 轨道正交偶合机理 154
5.2.2 组态相互作用机理 155
5.2.3 偶极-偶极交换机理 160
5.3 分子的铁磁、反铁磁和亚铁磁性磁体 161
5.3.1 双核化合物 162
5.3.2 链式磁性化合物 163
5.3.3 亚铁磁性链 164
5.4 其他类型的分子磁体 165
5.4.1 高自旋低自旋转换 165
5.4.2 光诱导自旋转换 169
5.4.3 价态互变异构转换 171
5.4.4 量子隧道单分子磁体 172
参考文献 175
第6章 介电体和介磁体 177
6.1 介质的极化作用及其机理 177
6.1.1 电子极化 179
6.1.2 离子位移极化 180
6.1.3 固有电偶极矩取向极化 180
6.2 极化弛豫和介电性对频率和温度的依赖 184
6.2.1 分子极化弛豫 185
6.2.2 偶极子极化弛豫 186
6.2.3 聚合物的介电性质及其应用 187
6.3 磁介质和介磁性 192
6.3.1 物质的介磁性 192
6.3.2 电磁波和隐身材料 196
参考文献 202
第7章 极性分子晶体的铁性材料 204
7.1 极性晶体和相变 204
7.1.1 晶体的极性和铁性的热力学 204
7.1.2 时间反演操作和磁性 208
7.1.3 分子铁电性 215
7.1.4 铁性相变理论 220
7.2 分子铁弹性和多功能铁性 225
7.2.1 铁弹性 225
7.2.2 多铁性 227
7.2.3 多功能分子材料 228
7.3 压电性、热电性和智能材料 231
7.3.1 压电性 231
7.3.2 热电性 233
7.3.3 智能材料和结构 238
参考文献 242
第8章 分子非线性光学 245
8.1 非线性光学的物理基础 245
8.1.1 极化作用 245
8.1.2 非线性光学效应 248
8.1.3 非线性电极化率Z的对称性分析 252
8.2 非线性光学的分子设计 254
8.2.1 分子设计基础 254
8.2.2 二阶非线性光学效应 257
8.2.3 三阶非线性光学效应 262
8.3 非线性光学的晶体工程 264
8.3.1 晶体工程基础 264
8.3.2 有序聚集体的倍频效应 266
8.3.3 双光子吸收和光限幅效应 272
参考文献 277
第9章 光的吸收和光致发光 279
9.1 分子的吸收和发光 279
9.1.1 分子发光基础 279
9.1.2 分子的荧光、磷光和化学发光 282
9.1.3 其他非辐射过程 285
9.2 半导体的光吸收和发光 290
9.2.1 介电质的光学性质 291
9.2.2 半导体吸收和发光基础 299
9.2.3 激子的吸收和发光 301
9.3 稀土发光材料 306
9.3.1 稀土发光特性 306
9.3.2 稀土发光的激发机理 308
9.3.3 上转换和下转换发光 310
参考文献 313
第10章 电致发光 314
10.1 无机电致发光材料和器件 315
10.1.1 分散型无机电致发光 315
10.1.2 交流型薄膜电致发光 317
10.1.3 界面注入型发光二极管 320
10.2 分子电致发光器件的结构和材料 322
10.2.1 分子电致发光器件 322
10.2.2 分子电致发光材料 323
10.3 分子电致发光原理 328
10.3.1 分子材料的电致发光 328
10.3.2 电致发光器件中载流子的传输 329
参考文献 333
第11章 机械化学、机械发光和机械发电 335
11.1 机械化学及其物理过程 336
11.1.1 机械化学合成和润滑剂 336
11.1.2 机械化学的物理机理 342
11.1.3 机械化学的微观理论 345
11.2 摩擦发光 346
11.2.1 声致发光 346
11.2.2 摩擦发光化合物 348
11.2.3 摩擦发光的本质 352
11.3 机械变形诱导的发光和发电 356
11.3.1 弹性变形诱导的机械发光 356
11.3.2 机械发电 357
11.3.3 人造皮肤 358
参考文献 361
第12章 颜色和热致变色 363
12.1 颜色和热致变色的本质 363
12.1.1 光谱和颜色 363
12.1.2 颜色及其产生的物理基础 366
12.1.3 热致变色的物理和化学机理 369
12.2 热致变色有机化合物 374
12.2.1 有机热致变色化合物 374
12.2.2 次乙基和二硫化物的衍生物 375
12.2.3 无机和过渡金属配合物 378
12.3 聚合物的热变性 384
12.3.1 热变体系的光散射 384
12.3.2 热变性聚合物的智能材料 385
12.3.3 热感应形状记忆材料 387
参考文献 388
第13章 光致变色 390
13.1 有机化合物的光致变色 393
13.1.1 几何异构体 393
13.1.2 质子转移型 397
13.1.3 键裂解反应 401
13.2 无机电荷转移型光致变色 406
13.2.1 卤化银体系 406
13.2.2 其他变色体系 408
13.3 配位化合物和有机金属的光致变色 410
13.3.1 金属配合物的光致变色 410
13.3.2 多功能光致变色体系 414
参考文献 416
第14章 电致变色 419
14.1 电子显示器件 419
14.1.1 电子显示器件的类型及其特性 419
14.1.2 电致变色薄膜器件的结构及表征 423
14.2 电致变色材料 428
14.2.1 无机电致变色材料 429
14.2.2 有机及聚合物电致变色材料 431
14.2.3 混合物电致变色材料433
14.3 电致变色机理 435
14.3.1 无机化合物的电致变色能带结构和色心模型 435
14.3.2 电化学反应模型和电荷转移模型 439
14.3.3 聚合物电致变色机理及其调控 441
参考文献 445
第15章 分子光电材料的组装及其功能 448
15.1 超分子体系 448
15.1.1 分子识别 449
15.1.2 分子自组装和光电传感器 454
15.1.3 层级结构研究方法 455
15.1.4 有机—无机杂化材料 459
15.2 功能界面膜 465
15.2.1 功能膜的类型 466
15.2.2 LB膜界面成膜技术 469
15.2.3 胶体和胶体晶体 473
15.3 分子印迹法技术 475
15.3.1 分子印迹法基础 475
15.3.2 分子印迹法在生物分离制备上的应用 477
15.3.3 固相芯片、光刻和三维打印技术 479
参考文献 483
第16章 功能纳米及其膜层体系 485
16.1 纳米微粒的特征及其制备 485
16.1.1 纳米微粒的特征 485
16.1.2 纳米材料的制备 490
16.1.3 单分散纳米粒子的制备 494
16.1.4 中空纳米材料的合成 496
16.2 纳米生物材料 499
16.2.1 量子点在生物成像和药物检测中的应用 499
16.2.2 药物纳米载体 504
16.2.3 纳米拓扑结构 505
16.2.4 纳米DN/Y分子机器 509
16.3 分子电子器件 512
16.3.1 分子电子器件的元件 513
16.3.2 分子电子器件的模型 517
16.3.3 单电子纳米晶体管 520
16.4 分子巨磁阻和分子自旋电子学 523
16.4.1 巨磁阻材料 524
16.4.2 自旋相关散射双电流模型 526
16.4.3 多层膜巨磁阻器件 530
16.4.4 分子磁体的自旋电子学 533
参考文献 537
第17章 光伏电池和化学储能 539
17.1 新能源 539
17.1.1 化学电池 539
17.1.2 太阳能光解制氢和氢燃料电池 542
17.1.3 光伏效应和硅太阳能电池的结构和特性 545
17.2 有机和塑料太阳能电池 551
17.2.1 激子机理 552
17.2.2 有机太阳能电池模式 553
17.3 太阳光化学电池 554
17.3.1 染料敏化太阳能电池 554
17.3.2 半导体和氧化还原溶液界面处的能态分析 556
17.4 物理储能和化学储能 558
17.4.1 物理储能 558
17.4.2 双电层超电容器 561
17.4.3 电化学膺电容器 565
17.4.4 电化学超电容材料 570
参考文献 576
第18章 结束语 579
18.1 从化学分子到固体材料的空间结构 579
18.2 材料的宏观性质和微观结构 581
18.3 物理化学中的微观电子结构理论 582
参考文献 584
附录1 物理参数的张量运算 586
参考文献 589
附录2 物理量的单位、换算因子和常数 590
参考文献 593
索引 594
京公网安备 11010102004214号