新型功能分子器件設計及性原理研究 9787568231787 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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萬海青 著

圖書標籤:

• 功能分子器件
• 分子器件
• 材料科學
• 納米技術
• 物理化學
• 器件設計
• 理論研究
• 新型材料
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齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787568231787

商品編碼：29625047190

包裝：平裝

齣版時間：2016-10-01

基本信息

書名:新型功能分子器件設計及性原理研究

定價：42.00元

售價：30.7元,便宜11.3元,摺扣73

作者:萬海青

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2016-10-01

ISBN：9787568231787

字數：

頁碼：135

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書用基於密度泛函理論和非平衡格林函數的**性原理計算方法，較係統地研究瞭石墨烯、氮化硼及其準一維納米條帶和有機分子及碳鏈組成的分子器件體係的電子結構與輸運性質。從體係的能帶結構、態密度、分子能譜及透射譜等齣發，對體係的輸運特性加以解釋。在這些研究的基礎上，提齣調控功能分子器件電子輸運性質的手段和方法，為發展基於納米電子學的功能分子器件設計提供物理基礎。

目錄

作者介紹

文摘

序言

跨越微觀界限：探索新材料驅動的未來科技 引言： 在科技飛速發展的今天，材料科學的進步始終是驅動各項技術革新的核心動力。從我們日常使用的智能手機，到尖端的航空航天技術，再到關乎人類健康的生物醫藥領域，無一不依賴於新型功能材料的不斷湧現與突破。本書旨在深入剖析當前材料科學的前沿進展，聚焦於那些具有革命性潛力的新型功能材料，並從理論設計、性能錶徵、製備工藝到實際應用等多個維度，全麵展現其獨特的魅力與廣闊的應用前景。我們相信，通過對這些微觀世界的精妙探索，將為構建更加智能、高效、可持續的未來社會奠定堅實基礎。 第一章：微觀世界的基石——原子、分子與晶體結構的奧秘 理解功能材料的本質，離不開對其微觀結構的深刻洞察。本章將帶領讀者從最基本的原子和分子層麵齣發，逐步深入到原子如何排列組閤形成宏觀材料的晶體結構。我們將詳細介紹不同類型的原子鍵閤方式，如離子鍵、共價鍵、金屬鍵以及範德華力，並闡述這些鍵閤方式如何直接影響材料的物理和化學性質。 原子結構與電子排布： 探究原子核外電子的排布規律，特彆是價電子的運動狀態，揭示其在化學反應和材料形成中的關鍵作用。我們將通過介紹量子力學基本原理，如電子的軌道模型和能級概念，來解釋為何不同的原子組閤會呈現齣截然不同的特性。 分子設計與組裝： 闡述如何通過精確控製原子的數量、類型及連接方式來設計具有特定功能的分子。從簡單的無機分子到復雜的有機分子，我們將深入討論分子的構象、立體化學以及分子間相互作用，這些因素共同決定瞭分子的宏觀行為。 晶體結構與對稱性： 詳細介紹晶體結構的基本單元——晶胞，以及常見的晶格類型，如麵心立方、體心立方、六方密排等。我們將強調晶體結構中的對稱性對於材料光學、電學、磁學等性能的決定性影響。此外，還將討論非晶態材料與晶體材料在結構上的差異及其帶來的性能差異。 缺陷與界麵： 認識到材料並非完美晶體，點缺陷、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界）的存在是普遍現象。本章將深入分析這些缺陷如何影響材料的強度、導電性、催化活性等關鍵性能，並探討界麵在多組分材料體係中的重要作用。 第二章：開啓無限可能——新型功能材料的設計理念與策略 本章將聚焦於新型功能材料的設計方法與策略，重點在於如何基於第一性原理和計算模擬，預測並創造齣具有特定功能的材料。我們將介紹從宏觀需求齣發，到微觀結構調控，再到性能實現的設計流程。 第一性原理計算（DFT）： 詳細介紹密度泛函理論（DFT）作為研究材料電子結構和性能的強大工具。我們將闡述DFT計算的基本原理、常用方法以及其在預測材料穩定性、電子能帶結構、光學性質、磁學性質等方麵的應用。通過案例分析，展示DFT如何指導新型催化劑、半導體材料、磁性材料的設計。 分子動力學模擬（MD）： 講解分子動力學模擬如何通過求解經典牛頓運動方程，來研究材料在不同溫度、壓力下的動態行為。我們將介紹MD在模擬材料相變、擴散過程、界麵反應、材料力學性能等方麵的應用，特彆是在高分子材料、納米材料和生物材料領域。 機器學習與人工智能在材料設計中的應用： 探討如何利用大數據和機器學習算法，加速新材料的發現和優化過程。我們將介紹機器學習模型在材料性能預測、結構-性能關係挖掘、高通量篩選等方麵的潛力，並展示AI如何輔助研究人員更高效地探索廣闊的材料相空間。 晶格工程與結構設計： 介紹通過改變原子組成、晶體結構、引入摻雜或閤金化等手段，來精細調控材料性能的技術。我們將重點討論固溶強化、沉澱強化、位錯強化等微觀結構調控機製，以及如何通過晶格畸變、應力場調控來設計具有特殊功能（如壓電效應、熱電效應）的材料。 低維材料的設計與閤成： 重點關注二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物）、一維納米綫、零維量子點等新型低維材料的設計理念。我們將介紹如何通過控製尺寸效應、量子限製效應，賦予這些材料前所未有的光學、電學和催化性能，並探討其在納米電子學、光電子學、傳感器等領域的應用前景。 第三章：洞察微觀世界的真相——功能材料的性能錶徵技術 材料的性能與其微觀結構息息相關，準確高效的性能錶徵是理解和優化材料的關鍵。本章將係統介紹多種現代材料錶徵技術，涵蓋結構、形貌、電子態、光學、電學、磁學等多個方麵。 結構錶徵技術： X射綫衍射（XRD）： 詳細介紹XRD在確定晶體結構、晶粒尺寸、相組成、晶格應力等方麵的應用。 透射電子顯微鏡（TEM）與掃描電子顯微鏡（SEM）： 闡述TEM和SEM如何提供高分辨率的材料形貌、微觀結構和元素分布信息。特彆是TEM在高分辨成像、電子能量損失譜（EELS）等方麵的能力。 電子態與化學成分錶徵： X射綫光電子能譜（XPS）： 介紹XPS如何分析材料錶麵的元素組成、化學態和價態信息，對於錶麵修飾和催化材料研究尤為重要。 紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）與光緻發光光譜（PL）： 講解這些光學技術如何研究材料的電子能帶結構、吸收和發光特性，對於光電器件和發光材料設計至關重要。 電學與磁學性能錶徵： 四探針法與霍爾效應測量： 介紹如何通過這些技術精確測量材料的電導率、載流子類型、載流子濃度和遷移率。 振動樣品磁強計（VSM）與超導量子乾涉儀（SQUID）： 闡述VSM和SQUID在測量材料的磁化強度、磁滯迴綫、居裏溫度等磁學參數方麵的能力。 熱學與力學性能錶徵： 差示掃描量熱法（DSC）與熱重分析（TGA）： 介紹DSC和TGA如何研究材料的相變溫度、熔點、玻璃化轉變溫度以及熱分解行為。 萬能試驗機： 講解萬能試驗機如何測量材料的拉伸強度、壓縮強度、斷裂韌性等力學性能。 原位錶徵技術： 強調在反應或工作條件下進行材料錶徵的重要性，如原位XRD、原位TEM、原位電化學測試等，以揭示材料在動態過程中的真實行為。 第四章：跨越想象的界限——新型功能材料的製備與工藝 材料的性能不僅取決於其內在結構，更與製備工藝密切相關。本章將介紹多種先進的材料製備技術，旨在實現對材料結構和性能的精確控製，從而獲得高性能的功能材料。 薄膜製備技術： 物理氣相沉積（PVD）： 詳細介紹濺射、蒸發等PVD技術，以及其在製備高質量金屬、氧化物、氮化物薄膜方麵的應用。 化學氣相沉積（CVD）： 闡述CVD技術，特彆是原子層沉積（ALD），如何實現超薄、均勻、保形薄膜的製備，對於微電子器件和催化劑塗層至關重要。 溶膠-凝膠法： 介紹溶膠-凝膠法在製備氧化物、陶瓷材料薄膜和粉體方麵的優勢，以及其對材料納米結構的可控性。 納米材料製備技術： 自組裝技術： 探討基於分子間相互作用的自組裝方法，如膠體自組裝、DNA自組裝等，如何構建有序的納米結構。 化學閤成法： 詳細介紹液相化學閤成方法，如溶劑熱法、水熱法、微乳液法等，用於製備各類納米粒子、納米綫、量子點等。 模闆法： 闡述利用多孔模闆（如氧化鋁模闆、介孔二氧化矽）來製備具有特定形貌和尺寸的納米結構。 增材製造（3D打印）技術： 介紹3D打印技術如何實現復雜結構的功能材料的直接製造，包括選擇性激光熔化（SLM）、立體光刻（SLA）等，以及其在航空航天、生物醫學等領域的應用潛力。 晶體生長技術： 講解單晶生長方法，如柴可拉斯基法、浮區法等，以及如何獲得高質量的塊體晶體用於高性能器件。 錶麵改性與功能化技術： 介紹等離子體處理、化學修飾、塗層等技術，用於調控材料錶麵性質，改善界麵接觸，增強材料的特定功能。 第五章：從實驗室走嚮現實——新型功能材料的應用前景與挑戰 在深入理解瞭新型功能材料的設計、錶徵和製備之後，本章將聚焦於這些材料在各個前沿科技領域的廣泛應用，並探討當前麵臨的挑戰與未來發展方嚮。 能源領域： 太陽能電池： 探討鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池、量子點太陽能電池等新型光伏材料，以及它們在提高能量轉換效率、降低成本方麵的潛力。 儲能技術： 介紹新型鋰離子電池正負極材料、固態電解質、超級電容器材料，以及它們在提高能量密度、功率密度和安全性方麵的進展。 催化材料： 深入分析用於氫氣生産、二氧化碳還原、燃料電池等領域的新型高效催化劑，以及多相催化、單原子催化等前沿技術。 信息技術領域： 半導體與微電子： 探討二維材料、III-V族半導體在下一代晶體管、存儲器、光電器件中的應用，以及摩爾定律的延續和突破。 量子計算： 介紹實現量子比特的超導電路、拓撲量子計算、光學量子計算等體係中關鍵材料的設計與製備。 傳感器技術： 聚焦於基於納米材料、有機半導體、壓電材料等開發的高靈敏度、高選擇性的氣體傳感器、生物傳感器、應力傳感器。 生物醫學領域： 生物成像與診斷： 探討熒光量子點、磁性納米粒子、錶麵修飾的納米探針在靶嚮藥物遞送、疾病早期診斷方麵的應用。 組織工程與再生醫學： 介紹生物相容性材料、可降解支架材料在組織修復、器官再生中的作用。 藥物遞送係統： 討論納米載體、響應性材料在精確控製藥物釋放、提高療效、降低副作用方麵的優勢。 環境與可持續發展： 水處理與淨化： 介紹新型吸附材料、催化材料在去除水中汙染物、海水淡化方麵的應用。 環境監測： 探討高靈敏度的環境汙染物檢測傳感器。 可持續材料： 關注可降解塑料、生物基材料、循環利用材料的研發。 麵臨的挑戰與未來展望： 可擴展性與成本： 討論如何將實驗室研究成果轉化為大規模、低成本的工業化生産。 長期穩定性和可靠性： 評估材料在實際應用環境中的耐久性和穩定性。 多學科交叉與協同創新： 強調材料科學與化學、物理、工程、生命科學等學科的緊密閤作對於解決復雜問題的重要性。 智能化與自適應性： 展望未來材料可能具備的智能化、自適應性，能夠根據環境變化或外部信號改變自身性能。 結論： 新型功能材料的研究是一項充滿挑戰與機遇的宏大事業。從原子、分子的微觀設計，到精確的性能錶徵，再到創新的製備工藝，每一步都凝聚著科學傢的智慧與汗水。本書期望為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解當前材料科學的最新動態，激發對未來科技的無限想象。我們堅信，隨著材料科學的不斷發展，更多顛覆性的創新將應運而生，為構建一個更加美好、智能、可持續的世界貢獻關鍵力量。

評分☆☆☆☆☆

“新型功能分子器件設計及性原理研究”，這個書名一齣現，就勾起瞭我濃厚的學術興趣。我本身就在相關領域工作，對於分子器件的發展動態一直非常關注。我希望這本書能夠提供一些最新的研究進展和突破性成果，特彆是關於那些能夠實現前所未有的功能的器件。例如，在能源、信息、醫療等領域，分子器件可能扮演著至關重要的角色，我希望書中能有相關的應用探討。 更重要的是，我期待這本書能夠深入地探討“性原理”，也就是器件工作的根本機製。這可能涉及到量子力學、統計力學、凝聚態物理等多個學科的知識。書中是否會詳細介紹分子電子學、分子光子學、分子磁學等分支領域的前沿理論？對於器件的性能優化，例如提高效率、降低功耗、增強穩定性等，有哪些新的理論指導和設計策略？這些深度的學術探討，對於我進一步開展研究非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名一下子就抓住瞭我的眼球，特彆是“新型功能分子器件”這幾個字，讓我覺得它充滿瞭前沿性和探索性。我一直對微觀世界的奇妙運作充滿好奇，而分子器件聽起來就像是把這些微觀粒子組織起來，賦予它們特殊功能的“魔法”。我非常期待書中能夠詳細介紹這些器件的設計思路，比如如何選擇閤適的分子作為構件，以及如何巧妙地將它們組裝成具有特定功能的單元。 我尤其想知道“性原理”部分會揭示哪些秘密。這是否意味著書中會深入剖析分子層麵的相互作用，例如範德華力、氫鍵、π-π堆積等，以及這些相互作用如何影響器件的整體性能？書中會不會提供一些具體的例子，說明如何利用分子的電子結構、能級排列，甚至是量子態來設計齣高性能的器件？我希望能從中學習到一些解決實際工程問題的思路和方法，而不僅僅是理論知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題聽起來就很有吸引力，"新型功能分子器件設計及性原理研究"，尤其是"性原理"這三個字，讓我充滿瞭好奇。我一直對材料科學和微觀世界的奧秘很感興趣，而分子器件聽起來就像是構建未來科技的基石。想象一下，那些比頭發絲還細小的裝置，能夠實現各種神奇的功能，這本身就足夠令人著迷瞭。我希望這本書能夠深入淺齣地講解分子器件的構成、設計理念以及它們是如何工作的。尤其想瞭解，在設計這些器件時，科學傢們是如何利用分子的獨特屬性，例如量子效應、自組裝能力，甚至是生物分子的一些特性，來賦予器件特定功能的。這中間一定有很多巧妙的構思和嚴謹的科學推理。 我特彆關注的是“新型”這兩個字，這意味著書中可能介紹瞭一些前沿的研究成果和尚未成熟但極具潛力的技術方嚮。也許裏麵會涉及到一些我從未聽說過的分子材料，比如新型的有機半導體、納米綫、量子點，或者是基於DNA、蛋白質等生物大分子的功能單元。我對這些材料的結構、性能以及它們在器件中的具體應用方式非常感興趣。書中會不會提供一些具體的案例分析，介紹某個新型分子器件的研發過程，從最初的構想到最終的實現，其中遇到的挑戰和突破是什麼？這對我理解整個研發流程非常有幫助，也能讓我感受到科學傢們探索未知的勇氣和智慧。

評分☆☆☆☆☆

看到“新型功能分子器件設計及性原理研究”這個書名，我立刻聯想到那些在實驗室裏閃爍著微弱光芒的、充滿無限可能的小東西。我一直對微納技術的未來充滿憧憬，而分子器件無疑是其中的核心。這本書讓我期待能一窺分子世界如何被人類“玩弄於股掌之間”，從而創造齣令人驚嘆的器件。我想瞭解，科學傢們是如何將一個個獨立的分子，像搭建積木一樣，組閤起來，賦予它們特定的“使命”。 “性原理”這個詞更是點亮瞭我求知欲的火花。它似乎暗示著，這本書不僅僅是關於“如何做”，更是關於“為什麼能做”。我迫切想知道，那些肉眼看不見的分子，它們隱藏著怎樣的“脾氣”和“性格”，又是如何通過這些“性格”來共同完成一個器件的使命的？比如，是不是有些分子天生就“喜歡”導電，有些則“擅長”發光？書中是否會提供一些精妙的例子，說明科學傢們是如何“讀懂”分子的“心事”，並利用它們的特性來設計齣獨一無二的功能器件？

評分☆☆☆☆☆

讀到這本書的名字，我的腦海中立刻浮現齣科幻電影中的場景。微型機器人、超智能傳感器、甚至是能夠自我修復的材料，這些聽起來遙不可及的技術，或許都離不開分子器件的支撐。我特彆想知道，這本書是如何將如此復雜的科學概念，用一種易於理解的方式呈現給讀者。是否會從最基礎的分子結構和化學鍵開始講起，逐步深入到更復雜的器件設計和工作原理？我期待書中能夠有大量的示意圖和實驗數據，來幫助我更直觀地理解那些抽象的理論。 我對“性原理”這部分尤其感到好奇，這暗示瞭書中不僅會介紹“是什麼”，更會深入探討“為什麼”。例如，為什麼特定的分子結構會産生特定的電學、光學或磁學性質？如何通過改變分子的排列方式或者引入不同的官能團來調控這些性質？這本書是否會涉及到一些計算模擬的方法，用以預測分子的性能和器件的響應，從而指導實驗設計？這些對於我這樣希望瞭解“背後原理”的讀者來說，是非常寶貴的知識。