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第1章 晶体原子结构的形成原理1

1.1 原子的结构2

1.1.1 晶体是原子的组合2

1.1.2 原子中的电子3

1.1.3 多电子原子和周期表7

1.2 原子间化学键15

1.2.1 化学键的类型15

1.2.2 离子键18

1.2.3 共价键 价键法25

1.2.4 杂化和共轭27

1.2.5 分子轨道（MO）法31

1.2.6 晶体中的共价键35

1.2.7 共价键的电子密度40

1.2.8 金属键45

1.2.9 弱（范德瓦耳斯）键47

1.2.10 氢键48

1.2.11 磁有序51

1.3 晶体点阵能53

1.3.1 晶体点阵能实验测量53

1.3.2 势能的计算54

1.3.3 有机结构58

1.4 晶体化学半径系60

1.4.1 原子间距离60

1.4.2 原子半径60

1.4.3 离子半径64

1.4.4 强键的原子-离子半径系76

1.4.5 分子间半径系79

1.4.6 弱键和强键半径81

1.5 晶体原子结构的几何规则82

1.5.1 晶体的物理模型和几何模型82

1.5.2 晶体的结构单元83

1.5.3 最密堆垛原理84

1.5.4 结构单元对称性和晶体对称性的关系85

1.5.5 空间群的出现概率88

1.5.6 配位89

1.5.7 结构按团聚单元维数的分类90

1.5.8 配位结构92

1.5.9 配位和原子尺寸的关系92

1.5.10 最密堆垛93

1.5.11 按球密堆而成的化合物结构97

1.5.12 岛状、链状和层状结构101

1.6 固溶体和同形性103

1.6.1 同构晶体103

1.6.2 同形性103

1.6.3 替代固溶体104

1.6.4 填隙固溶体108

1.6.5 调制结构和无公度结构111

1.6.6 复合物超结构111

第2章 晶体结构的主要类型115

2.1 元素的晶体结构116

2.1.1 元素结构的主要类型116

2.1.2 元素的晶体化学性质124

2.2 金属间结构125

2.2.1 固溶体及其有序化125

2.2.2 电子化合物128

2.2.3 金属间化合物129

2.3 具有离子性键的结构130

2.3.1 卤化物、氧化物和盐的结构130

2.3.2 硅酸盐134

2.3.3 快离子导体142

2.4 共价结构144

2.5 络合物和相关化合物的结构150

2.5.1 络合物150

2.5.2 含金属原子簇的结构154

2.5.3 金属-分子键（过渡金属π络合物）156

2.5.4 惰性元素化合物157

2.6 有机晶体化学原理157

2.6.1 有机分子的结构158

2.6.2 分子的对称性163

2.6.3 晶体中分子的堆垛163

2.6.4 含H键的晶体170

2.6.5 包合物和分子化合物171

2.7 聚合物的结构173

2.7.1 非晶体学有序173

2.7.2 聚合物链状分子的结构173

2.7.3 聚合物材料的结构178

2.7.4 聚合物晶体179

2.7.5 聚合物结构中的无序181

2.8 液晶结构184

2.8.1 液晶中的分子堆垛184

2.8.2 液晶序的类型185

2.9 生物材料的结构193

2.9.1 生物分子的类型193

2.9.2 蛋白质结构原理195

2.9.3 纤维蛋白202

2.9.4 球蛋白204

2.9.5 核酸的结构227

2.9.6 病毒的结构235

第3章 晶体的能带结构249

3.1 理想晶体中电子的运动250

3.1.1 薛定谔方程和波恩-卡曼边界条件250

3.1.2 电子的能谱254

3.2 布里渊区255

3.2.1 弱键近似下的电子能谱255

3.2.2 布里渊区的面和劳厄条件257

3.2.3 带边界和结构因子260

3.3 等能面、费米面和能带结构261

3.3.1 强结合近似下电子的能谱261

3.3.2 费米面263

第4章 点阵动力学和相变265

4.1 晶体中原子的振动266

4.1.1 原子链的振动266

4.1.2 振动支267

4.1.3 声子269

4.2 晶体的热容量、热膨胀和热传导270

4.2.1 热容量270

4.2.2 一维热膨胀271

4.2.3 热传导271

4.3 多形性 相变272

4.3.1 一级和二级相变273

4.3.2 相变和结构274

4.4 原子振动和多形性相变277

4.5 有序型相变280

4.6 相变和电子-声子互作用282

4.6.1 晶体自由能中电子的贡献282

4.6.2 带间电子-声子互作用283

4.6.3 光激相变286

4.6.4 居里温度和能隙宽度287

4.7 德拜状态方程和格林艾森公式288

4.8 相变和晶体对称性290

4.8.1 二级相变290

4.8.2 对称性允许的二级相变的描述292

4.8.3 不改变晶胞中原子数的相变294

4.8.4 相变时晶体性质的变化297

4.8.5 相变中形成的孪晶（畴）的性质298

4.8.6 低对称相均匀态的稳定性298

第5章 实际晶体的结构301

5.1 晶体点阵缺陷的分类302

5.2 晶体点阵中的点缺陷303

5.2.1 空位和填隙原子303

5.2.2 杂质、电子和空穴的作用308

5.2.3 外界影响的效应309

5.3 位错310

5.3.1 伯格斯回路和矢量311

5.3.2 直位错的弹性场313

5.3.3 位错反应317

5.3.4 多边形位错318

5.3.5 弯曲位错322

5.4 堆垛层错和部分位错323

5.5 位错的连续统描述330

5.5.1 位错密度张量330

5.5.2 例子：位错列332

5.5.3 位错密度标量332

5.6 晶体 的亚晶界（镶嵌结构）333

5.6.1 亚晶界的例子：倾斜晶界和扭转晶界333

5.6.2 一般亚晶界的位错结构334

5.6.3 亚晶界能337

5.6.4 非共格界面338

5.7 孪晶339

5.7.1 孪晶操作340

5.7.2 引起晶体形变的孪晶化342

5.7.3 不引起形变的孪晶化345

5.8 点阵缺陷的直接观察347

5.8.1 离子显微镜347

5.8.2 电子显微镜347

5.8.3 X射线貌相术351

5.8.4 光弹性法356

5.8.5 选择浸蚀法357

5.8.6 晶体表面的研究358

第6章 结构晶体学的新进展359

6.1 结构分析的进展 数据库360

6.2 富勒烯和富勒烯化物362

6.2.1 富勒烯（fullerene）362

6.2.2 C60晶体365

6.3 硅酸盐和相关化合物的晶体化学368

6.3.1 硅酸盐结构的主要特点368

6.3.2 硅酸盐中岛状负离子复合四面体369

6.3.3 负离子复合四面体形成的环和链370

6.3.4 网格状硅酸盐372

6.3.5 硅酸盐结构的理论计算方法374

6.4 超导电体的结构376

6.4.1 超导电性376

6.4.2 高温超导体（HTSC）378

6.4.3 MeCuO4高温超导体的结构380

6.4.4 YBaCu相的结构382

6.4.5 T1相高温超导体的原子结构383

6.4.6 高温超导体的结构特征386

6.5 组件结构 晶块 晶片388

6.5.1 组件结构（MS）的概念388

6.5.2 组件结构（MS）不同类型间的关系390

6.5.3 组件结构的记号392

6.5.4 组件结构的结构-性能关系393

6.6 研究化学键的X射线分析394

6.7 有机晶体化学400

6.7.1 有机结构400

6.7.2 大有机分子400

6.7.3 二次键402

6.8 生物分子晶体的结构研究404

6.8.1 X射线大分子晶体学方法的进展404

6.8.2 核磁共振（NMR）法研究蛋白质的结构407

6.8.3 蛋白质分子动力学410

6.8.4 大蛋白质的结构数据412

6.8.5 核糖体的X射线研究418

6.8.6 病毒结构418

6.9 液晶中的序423

6.9.1 含极性分子液晶（LC）中的层状A多形性423

6.9.2 层状层结晶相和六重相425

6.9.3 自支撑的层状膜427

6.9.4 螺状蓝相427

6.9.5 其他液晶相428

6.10 LB膜429

6.10.1 形成原理429

6.10.2 LB膜的化学成分、性质和应用431

6.10.3 LB膜的结构431

6.10.4 多组分LB膜 超点阵436

6.11 铁电体中光和热激发的相变439

6.11.1 铁电体中的光激发相变439

6.11.2 铁电体中的热激发相变443

参考文献445

参考书目465