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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