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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Tc 340

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