磁性材料與功能器件 王守國 鄭新奇 徐曉光 馮春 等
定 價:59 元
- 作者:王守國 鄭新奇 徐曉光 馮春 等
- 出版時間:2025/3/1
- ISBN:9787111773658
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN6
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
在新工科背景下,北京科技大學材料科學與工程學院立足磁性功能薄膜、磁電子材料、拓撲磁性材料等研究方向,堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康的科研導向,組建新型磁性功能材料及應用研究室。本書結合研究團隊近年來的教學和科研成果,系統(tǒng)地介紹了磁性基礎理論及典型磁性材料與功能器件的原理、方法和發(fā)展現(xiàn)狀。
本書內容涉及磁性材料與功能器件領域的先進技術、新觀點及前沿進展,具有鮮明的新時代特色。
本書對磁性材料尤其是低維磁性材料進行了系統(tǒng)介紹和深入探討,可供有志于從事磁性材料與功能器件研究的學生和從事磁性材料相關工作的工程技術人員參考使用。
本書結合研究團隊近年來的教學和科研成果,系統(tǒng)地介紹了磁性基礎理論及典型磁性材料與功能器件的原理、方法和發(fā)展現(xiàn)狀。
本書內容涉及磁性材料與功能器件領域的先進技術、新觀點及前沿進展,具有鮮明的新時代特色。
人才是衡量一個國家綜合國力的重要指標。習近平總書記在黨的二十大報告中強調:“教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐!痹凇皟蓚一百年”交匯的關鍵歷史時期,堅持“四個面向”,深入實施新時代人才強國戰(zhàn)略,優(yōu)化高等學校學科設置,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,提高人才自主培養(yǎng)水平和質量,加快建設世界重要人才中心和創(chuàng)新高地,為2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化提供人才支撐,為2050年全面建成社會主義現(xiàn)代化強國打好人才基礎是新時期黨和國家賦予高等教育的重要使命。
當前,世界百年未有之大變局加速演進,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入推進,要在激烈的國際競爭中搶占主動權和制高點,實現(xiàn)科技自立自強,關鍵在于聚焦國際科技前沿、服務國家戰(zhàn)略需求,培養(yǎng)“向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發(fā)力”的交叉型、復合型、創(chuàng)新型人才。納米科學與工程學科具有典型的學科交叉屬性,與材料科學、物理學、化學、生物學、信息科學、集成電路、能源環(huán)境等多個學科深入交叉融合,不斷探索各個領域的四“極”認知邊界,產(chǎn)生對人類發(fā)展具有重大影響的科技創(chuàng)新成果。
經(jīng)過數(shù)十年的建設和發(fā)展,我國在納米科學與工程領域的科學研究和人才培養(yǎng)方面積累了豐富的經(jīng)驗,產(chǎn)出了一批國際領先的科技成果,形成了一支國際知名的高質量人才隊伍。為了全面推進我國納米科學與工程學科的發(fā)展,2010年,將“納米材料與技術”本科專業(yè)納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè);2022年,國務院學位委員會把“納米科學與工程”作為一級學科列入交叉學科門類;2023年,在戰(zhàn)略性新興領域“十四五”高等教育教材體系建設任務指引下,北京科技大學牽頭組織,清華大學、北京大學、浙江大學、北京航空航天大學、國家納米科學中心等二十余家單位共同參與,編寫了我國首套納米材料與技術系列教材。該系列教材錨定國家重大需求,聚焦世界科技前沿,堅持以戰(zhàn)略導向培養(yǎng)學生的體系化思維、以前沿導向鼓勵學生探索“無人區(qū)”、以市場導向引導學生解決工程應用難題,建立基礎研究、應用基礎研究、前沿技術融通發(fā)展的新體系,為納米科學與工程領域的人才培養(yǎng)、教育賦能和科技進步提供堅實有力的支撐與保障。
納米材料與技術系列教材主要包括基礎理論課程模塊與功能應用課程模塊;A理論課程與功能應用課程循序漸進、緊密關聯(lián)、環(huán)環(huán)相扣,培育扎實的專業(yè)基礎與嚴謹?shù)目茖W思維,培養(yǎng)構建多學科交叉的知識體系和解決實際問題的能力。
在基礎理論課程模塊中,《材料科學基礎》深入剖析材料的構成與特性,助力學生掌握材料科學的基本原理;《材料物理性能》聚焦納米材料物理性能的變化,培養(yǎng)學生對新興材料物理性質的理解與分析能力;《材料表征基礎》與《先進表征方法與技術》詳細介紹傳統(tǒng)與前沿的材料表征技術,幫助學生掌握材料微觀結構與性質的分析方法;《納米材料制備方法》引入前沿制備技術,讓學生了解材料制備的新手段;《納米材料物理基礎》和《納米材料化學基礎》從物理、化學的角度深入探討納米材料的前沿問題,啟發(fā)學生進行深度思考;《材料服役損傷微觀機理》結合新興技術,探究材料在服役過程中的損傷機制。功能應用課程模塊涵蓋了信息領域的《磁性材料與功能器件》《光電信息功能材料與半導體器件》《納米功能薄膜》,能源領域的《電化學儲能電源及應用》《氫能與燃料電池》《納米催化材料與電化學應用》《納米半導體材料與太陽能電池》,生物領域的《生物醫(yī)用納米材料》。將前沿科技成果納入教材內容,學生能夠及時接觸到學科領域的最前沿知識,激發(fā)創(chuàng)新思維與探索欲望,搭建起通往納米材料與技術領域的知識體系,真正實現(xiàn)學以致用。
希望本系列教材能夠助力每一位讀者在知識的道路上邁出堅實步伐,為我國納米科學與工程領域引領國際科技前沿發(fā)展、建設創(chuàng)新國家、實現(xiàn)科技強國使命貢獻力量。
北京科技大學中國科學院院士在科技日新月異的今天,磁性材料與功能器件作為現(xiàn)代科技的璀璨明珠,正引領著科技進步的浪潮。本書是集體編寫,參編者都有多年從事磁學教學和磁性材料及器件研究的一線經(jīng)驗,熟悉該領域并深感其重要性。本書旨在以精煉而富有啟發(fā)性的筆觸,融合基礎理論與應用和科研前沿,帶領讀者深入探索磁性材料的魅力及其在功能器件中的廣泛應用,并展望未來的科技藍圖。
本書包含磁性基礎理論、磁性材料的理論模型與方法、磁性材料的制備與表征、磁存儲材料與器件、磁電子材料與器件、磁性納米顆粒材料、拓撲磁性材料與器件、二維范德瓦爾斯磁性材料及磁熱效應與磁制冷材料,共9章。本書內容編排不僅為讀者奠定了堅實的磁學理論基礎,同時兼顧前沿科技的最新動態(tài),展現(xiàn)磁性材料在電子信息、新能源、生物醫(yī)學等領域的廣泛應用實例,揭示其推動科技進步的無限潛力。
展望未來,隨著科技的持續(xù)進步和全球合作的深化,磁性材料與功能器件的研究與應用將迎來更加廣闊的發(fā)展前景,更多創(chuàng)新成果進一步涌現(xiàn),包括新型磁性材料的開發(fā)、制備工藝的優(yōu)化及功能器件的智能化與集成化。這些進步不僅將推動相關產(chǎn)業(yè)的升級轉型,更將為人類社會的可持續(xù)發(fā)展注入新的動力。
期待通過本
高等院校老師
前言
第1章磁性基礎理論1
11原子的磁性1
111基本術語1
112磁性材料的分類2
113玻爾范萊文定理4
114磁場中的原子4
12固體的磁性13
121自由電子模型13
122泡利(Pauli)順磁性15
123自發(fā)自旋分裂態(tài)15
13磁性結構18
131鐵磁性18
132反鐵磁性23
133亞鐵磁性25
134螺旋磁結構27
14對稱性破缺28
141朗道模型28
142磁激勵30
參考文獻33
習題33
第2章磁性材料的理論模型與方法34
21常見的自旋模型34
211磁性材料的自旋表述34
212幾種經(jīng)典的自旋交換作用36
22磁各向異性37
221磁形狀各向異性37
222磁晶各向異性39
23磁相互作用42
231磁交換機制42
232磁相互作用的分類44
24磁性材料的理論方法46
241磁性材料理論研究的一般過程46
242第一性原理在磁性材料計算中的
應用47
243磁性材料的微磁學模擬進展與
應用48
參考文獻50
習題50
第3章磁性材料的制備與表征51
31塊體材料制備51
311多晶塊體材料制備51
312非晶、納米晶材料制備52
32薄膜磁性材料制備53
321真空系統(tǒng)概述53
322磁控濺射技術54
323脈沖激光沉積技術55
324分子束外延技術55
325磁性薄膜器件的微納加工技術56
33納米顆粒磁性材料制備57
331液相合成法57
332磁性氧化物納米顆粒的制備
方法59
333磁性金屬及合金納米顆粒的制備
方法60
334磁性納米顆粒的形貌調控61
34材料磁性能的磁學表征方法62
341振動樣品磁強計63
342超導量子干涉儀64
343磁力顯微鏡65
35材料磁性能的光學表征方法66
351磁光克爾效應66
352X射線磁圓二色和磁線二色67
353金剛石氮空位色心掃描探針
顯微鏡68
36材料磁性能的電子顯微學表征方法68
361光發(fā)射電子顯微鏡68
362洛倫茲透射電子顯微鏡69
37材料磁性能的電輸運測試表征方法70
371反常霍爾效應70
372磁電阻效應71
參考文獻71
習題73
第4章磁存儲材料與器件75
41磁存儲技術及發(fā)展概述75
411磁存儲技術的基本原理75
412磁存儲模式的變遷76
413磁存儲技術的發(fā)展歷程78
42磁存儲材料的發(fā)展85
421磁存儲材料的性能參數(shù)85
422顆粒型磁存儲材料89
423薄膜型磁存儲材料91
43磁存儲材料的典型器件應用96
431數(shù)據(jù)信號存儲器件96
432功能性磁存儲器件103
參考文獻105
習題109
第5章磁電子材料與器件110
51自旋輸運相關的基本現(xiàn)象110
511自旋流110
512自旋流的產(chǎn)生及探測111
513巨磁電阻效應112
514電流誘導磁化翻轉114
52高自旋極化率材料及其應用115
521自旋極化率115
522半金屬材料的分類115
523半金屬材料的應用116
53磁電子器件118
531磁隨機存儲器118
532賽道存儲器119
533自旋場效應晶體管119
534磁電阻傳感器120
參考文獻121
習題122
第6章磁性納米顆粒材料123
61磁性納米顆粒的基本原理及分類123
611磁性納米顆粒的基本原理123
612磁性納米顆粒的分類127
62納米磁記錄材料130
621磁記錄用納米顆粒的物理特性131
622磁性納米顆粒在圖案化磁記錄中
的應用132
63納米吸波材料133
631納米吸波材料的基本原理134
632磁性納米顆粒在低頻吸波材料中
的應用137
633磁性納米顆粒在高頻吸波材料中
的應用139
64納米磁性分離材料141
641磁性分離載體的結構和物理
特性141
642磁性納米材料在純化分離領域的
應用143
643磁性納米材料在生物分離中的
應用145
65生物醫(yī)用磁性納米材料148
651磁性納米顆粒的物理特性及
修飾148
652磁性納米顆粒在磁共振成像中的
應用150
653磁性納米顆粒在靶向治療中的
應用151
參考文獻154
習題155
第7章拓撲磁性材料與器件156
71拓撲磁性材料概論156
711拓撲磁性156
712拓撲磁性材料的分類157
713拓撲磁性材料的物理起源159
72拓撲磁性薄膜材料161
721拓撲磁性薄膜材料的分類161
722拓撲磁性薄膜材料的磁結構
表征163
723拓撲磁性薄膜材料的主要研究
進展166
73拓撲磁性功能器件172
731拓撲磁性功能器件的分類172
732拓撲磁性功能器件的主要進展172
733拓撲磁性功能器件的主要挑戰(zhàn)177
參考文獻177
習題181
第8章二維范德瓦爾斯磁性材料182
81二維范德瓦爾斯磁性材料概述182
811范德瓦爾斯層狀材料182
812MerminWagner定理186
813二維本征磁性的發(fā)現(xiàn)187
814二維磁性材料的種類188
82二維范德瓦爾斯磁性材料的制備
方法190
821層狀單晶塊材的合成191
822二維磁性薄膜的制備193
83二維磁性及其調控196
831二維磁性理論196
832二維磁性調控197
84二維磁性范德瓦爾斯異質結構的
制備204
841二維磁性范德瓦爾斯異質結構204
842二維材料的轉移堆疊技術204