新型功能分子器件设计及性原理研究 9787568231787 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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万海青 著

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787568231787

商品编码：29625075136

包装：平装

出版时间：2016-10-01

基本信息

书名:新型功能分子器件设计及性原理研究

定价：42.00元

售价：30.7元,便宜11.3元,折扣73

作者:万海青

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2016-10-01

ISBN：9787568231787

字数：

页码：135

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书用基于密度泛函理论和非平衡格林函数的**性原理计算方法，较系统地研究了石墨烯、氮化硼及其准一维纳米条带和有机分子及碳链组成的分子器件体系的电子结构与输运性质。从体系的能带结构、态密度、分子能谱及透射谱等出发，对体系的输运特性加以解释。在这些研究的基础上，提出调控功能分子器件电子输运性质的手段和方法，为发展基于纳米电子学的功能分子器件设计提供物理基础。

目录

章 绪论
1.1 引言
1.2 分子电子学与纳米器件的发展
1.2.1 分子电子学的发展
1.2.2 纳米器件的发展
1.3 分子器件的理论和试验方法
1.3.1 理论方法
1.3.2 实验方法
1.4 新型功能分子器件电极材料
1.4.1 富勒烯、碳纳米管和石墨烯纳米条带
1.4.2 碳单原子链的制备、结构与特性
1.4.3 硼氮纳米条带
1.5 几种典型的分子器件效应
1.5.1 分子开关效应
1.5.2 分子整流效应
1.5.3 负微分电阻效应
1.5.4 自旋过滤效应
1.6 本书的主要研究内容、方法和意义
第2章 理论计算与研究方法
2.1 性原理计算方法简介
2.1.1 波恩一奥本海默绝热近似
2.1.2 Hartree.Fock方法
2.1.3 密度泛函理论
2.2 格林函数方法
2.2.1 平衡格林函数
2.2.2 非平衡格林函数
2.2.3 分子器件中的电流计算
2.3 相关计算程序简介
第3章 苯分子器件开关、双自旋过滤和负微分电阻效应
3.1 引言
3.2 模型与方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 苯环一电极不同取向自旋相关伏安特性
3.3.2 不同偏压下自旋输运谱与局域态密度
3.3.3 零偏压下苯环一电极不同取向的自旋输运谱
3.4 本章小结
第4章 含侧基团OPE分子器件双电导、负微分电阻和整流效应
4.1 引言
4.2 模型与方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 ZGNR-OPE-C7-ZGNR分子器件伏安特性
4.3.2 零偏压ZGNR-OPE-C7-ZGNR输运谱与分子轨道
4.3.3 有限偏压ZGNR-OPE-C2-7.ZGNR输运谱与分子轨道
4.4 本章小结
第5章 Z形硼氮纳米条带自旋过滤和整流效应
5.1 引言
5.2 模型与方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同边缘钝化自旋的相关伏安特性
5.3.2 零偏压输运谱与投影态密度图
5.3.3 有限偏压输运谱与分子轨道
5.4 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 本书总结
6.2 本书主要创新点
6.3 后续工作展望
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《材料科学前沿：探索微纳尺度物质的奥秘》 内容简介： 本书是一部关于材料科学领域尖端研究进展的深度探索，旨在为读者呈现材料科学在微纳尺度下展现出的令人惊叹的性能以及其背后深刻的物理和化学原理。本书并非聚焦于单一技术或材料的开发，而是从更宏观的视角出发，梳理和剖析当前材料科学研究中涌现出的若干关键方向，并深入探讨这些方向所依赖的科学基础和潜在的应用前景。 第一部分：微纳结构调控与性能关联 在微观世界里，物质的结构与性能之间存在着极其密切的联系。本书的第一部分将重点关注如何通过精确控制材料的形貌、尺寸和组分，从而赋予材料全新的功能。我们将从晶体结构设计出发，介绍如何通过原子尺度的精准排列，设计出具有特定电子、光学或磁学特性的新型晶体材料。例如，通过引入晶格缺陷、掺杂不同元素，或者利用超晶格结构，可以有效地调控材料的能带结构，进而影响其导电性、发光效率以及催化活性。 接着，本书将深入探讨纳米材料的构筑与特性。纳米尺度下的材料往往表现出与宏观材料截然不同的量子尺寸效应和表面效应。我们将详细阐述不同类型的纳米材料，如量子点、纳米线、纳米片、纳米多孔材料等的制备技术，例如化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、模板法等。同时，我们将聚焦于这些纳米材料在光学领域的应用，包括高灵敏度荧光探针、高效光催化剂、新型显示材料以及用于能量转换的光电器件。例如，量子点因其独特的尺寸可调发光特性，在生物成像、LED照明和太阳能电池等领域展现出巨大的潜力。纳米线的巨大长径比和独特的电子输运特性，使其成为构建高性能电子器件和传感器的理想选择。 此外，本部分还将讨论二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）的奇特性质与应用。这些原子层厚的材料具有独特的电子、机械和热学性能，为突破传统材料的限制提供了新的途径。我们将探讨二维材料的制备方法，如机械剥离法、化学剥离法和液相外延法，并深入分析其在电子学、能源存储、催化以及柔性电子器件等方面的应用前景。例如，石墨烯的高导电性和高迁移率使其成为下一代晶体管的理想候选材料；而过渡金属硫化物则在电池电极材料和催化剂方面展现出显著优势。 第二部分：功能材料的设计原理与前沿探索 本部分的重点在于深入解析功能材料的设计思路和背后的科学原理，并介绍当前材料科学领域的一些前沿探索方向。 2.1 智能材料与响应性体系： 我们将介绍响应性材料的设计理念，即材料能够根据外部环境的变化（如温度、光照、电场、磁场、pH值等）改变其物理或化学性质。例如，形状记忆合金和液晶材料在温度变化下的相变行为；光响应性聚合物在光照下的形变或颜色变化；磁响应性纳米粒子在磁场下的聚集或分散。我们将探讨这些材料的设计原理，如利用特定分子结构或相变来实现响应，并讨论它们在传感器、执行器、药物递送系统以及自修复材料等方面的应用。 2.2 生物启发的材料设计与仿生学： 自然界中存在着大量具有精巧结构和优异功能的生物材料，如蜘蛛丝的强度、莲叶的自清洁能力、珍珠母的韧性等。本节将重点关注生物启发的材料设计，即从生物体系中获取灵感，通过模拟生物结构和功能来设计和制备新型人工材料。我们将探讨如何模仿生物分子的自组装过程来构建复杂的功能材料，以及如何利用仿生学原理来开发具有超疏水、抗菌、高强度、低摩擦等特性的材料。例如，仿生超疏水表面在防污、抗结冰等领域具有广泛的应用前景；而模仿生物矿化过程则有助于制备高性能的复合材料。 2.3 能量转换与存储材料： 随着全球对可持续能源的需求日益增长，新型能量转换与存储材料的研究变得尤为重要。本节将聚焦于光伏材料，介绍有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等新型光伏器件的工作原理和材料设计。我们将深入分析影响光伏转换效率的因素，如光吸收、载流子分离与传输、以及电极材料的选择等。同时，我们将探讨高性能储能材料，包括新型锂离子电池电极材料、超级电容器材料以及氢能存储材料。我们将讨论这些材料的结构设计、电化学性能以及面临的挑战。 2.4 催化材料与环境修复： 催化材料在化学反应、环境保护和能源生产等方面扮演着至关重要的角色。本节将详细介绍多相催化、均相催化以及光催化等不同类型的催化体系。我们将深入研究催化剂的活性位点、表面结构、电子性质与催化性能之间的关系。同时，我们将重点关注环境修复材料，如用于水污染治理的吸附材料、降解材料以及用于空气净化的催化剂。我们将探讨如何设计和制备高效、环保的催化材料，以应对日益严峻的环境挑战。 第三部分：研究方法与未来展望 本书的最后部分将简要介绍当前材料科学研究中常用的先进表征技术和计算模拟方法。我们将提及透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）等用于精确探测材料微观结构的手段；以及第一性原理计算、分子动力学模拟等用于理解材料性质和预测新材料的计算工具。 最后，我们将对材料科学的未来发展趋势进行展望，包括多功能集成材料、智能化材料体系、以及材料科学与生命科学、信息科学的交叉融合等。本书旨在激发读者对材料科学领域的兴趣，为相关领域的研究者和学生提供有益的参考，并为推动材料科学的创新发展贡献力量。 本书内容严谨，理论与实践相结合，力求展现材料科学作为一门交叉学科的魅力。通过对微纳尺度下物质奥秘的深入探索，本书将帮助读者更好地理解材料世界的广阔前景和无限可能。

评分☆☆☆☆☆

第一次翻阅《新型功能分子器件设计及性原理研究》，就被其严谨的学术风格和深刻的专业洞见所吸引。这本书深入探讨了“功能分子器件”的设计理念及其背后的“性原理”。作者在开篇就为我们描绘了一个充满潜力的微观世界，在这个世界里，分子不再是简单的化学实体，而是可以被设计和操控，用以构建具有特定功能的器件。这不仅仅是理论上的构建，更是对未来科技发展方向的深刻预判。 书中关于“性原理”的论述，堪称精髓。它不仅仅是描述了器件的功能，更深入到分子层面的相互作用和能量转换机制。作者通过大量的理论推导和实验数据，解释了为何某些特定的分子组合能够产生奇特的电学、光学或磁学效应。这些原理的阐述，为理解和设计更先进的分子器件提供了坚实的基础。我特别喜欢书中那些关于如何通过调整分子结构来实现性能优化的讨论，这让我看到了科学研究中不断探索和改进的精神。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，《新型功能分子器件设计及性原理研究》是一本极具挑战性但又充满回报的学术著作。它并非一本轻松的读物，需要读者投入相当的精力和专注力去消化其中的复杂概念和理论。然而，一旦你愿意深入其中，你将收获巨大的知识财富。作者在“功能分子器件”这个领域，所展现出的前瞻性和原创性，令人印象深刻。书中对“性原理”的探索，触及到了材料科学、量子化学、固态物理等多个学科的交叉地带，充分体现了多学科融合的魅力。 我尤其欣赏书中对于“设计”环节的细致描绘。它不仅仅是理论上的推演，更包含了对实际制备过程中可能遇到的困难和挑战的考量。作者通过大量的图表和公式，将复杂的分子结构和相互作用过程可视化，极大地帮助了读者理解。而对“性原理”的深入剖析，则让读者能够理解为何这些设计是有效的，以及如何通过微调分子结构来优化器件性能。这本书的价值在于，它不仅提供了“做什么”的答案，更重要的是教会读者“怎么想”和“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

这本《新型功能分子器件设计及性原理研究》是一次令人耳目一新的阅读体验，其深度和广度都远远超出了我的预期。我并非该领域的专家，但书中清晰的逻辑脉络和详实的数据支撑，让我这个门外汉也能逐步理解那些原本看似高不可攀的学术概念。作者在“分子器件”这个主题上，并没有仅仅停留在概念的介绍，而是着力于“设计”与“原理”的深入挖掘。这使得本书不仅仅是知识的堆砌，更是一次思维的启迪。 书中对“性原理”的阐述，我认为是其最核心的价值所在。它不仅仅是描述一个器件能做什么，更重要的是解释了“为什么”能做。通过对分子层面相互作用的细致分析，作者揭示了这些微观结构如何转化为宏观的功能，这种“由内而外”的解释方式，给了我极大的启发。尤其是在谈到一些具体的器件设计案例时，书中对材料选择、构效关系以及性能优化等方面的论述，充满了实践指导意义，即便我无法完全掌握其技术细节，也能感受到作者在解决实际问题时所展现出的创新思维和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑为“新型功能分子器件设计及性原理研究”领域的研究人员提供了一份宝贵的学术财富。作者在书中展现出的深厚学养和创新精神，令人肃然起敬。从“分子器件”的设计出发，深入剖析其“性原理”，这是一种极具系统性和前瞻性的研究范式。书中不仅仅停留在对已知器件的描述，而是着重于对未来可能出现的、具有更优异性能的分子器件的设计思路和实现途径的探索。 我特别被书中对于“性原理”的阐释所打动。作者并非简单罗列现象，而是层层递进，从量子力学到热力学，再到材料本身的微观结构，全方位地解读了分子器件工作的根本原因。这种深度的探究，使得读者能够真正理解“为何如此”而非仅仅“为何”。在设计方面，书中提供了一些创新的思路和方法，这些方法论本身就极具价值，能够激发读者的灵感，促进他们在自己的研究中进行突破。这本书的价值，在于它不仅提供了知识，更重要的是培养了读者的科学思维和创新能力。

评分☆☆☆☆☆

一本让人惊艳的学术专著，即便对于非专业人士来说，也能感受到其中蕴含的深邃智慧和创新火花。作者在“新型功能分子器件设计及性原理研究”这一前沿领域，展现出了非凡的洞察力与扎实的理论功底。从开篇就以宏大的视角，勾勒出分子尺度器件的广阔应用前景，从微电子到生物医学，似乎无所不能，令人对未来的科技发展充满无限遐想。书中对“性原理”的探讨，并非流于表面，而是深入到分子结构与功能之间的微妙联系，通过精妙的理论推导和严谨的实验佐证，揭示了分子器件之所以能够实现特定功能的内在机制。 尤其是关于材料选择和结构调控的部分，作者的论述条理清晰，逻辑性极强。读者可以跟随作者的思路，一步步理解为何某种特定的分子结构能够赋予器件独特的电学、光学或磁学特性，以及如何通过精细的化学合成和物理制备手段来“量身定制”这些分子器件。书中引用的案例和数据，虽然晦涩难懂，但字里行间透露出的严谨态度和对细节的关注，都足以让人信服。这不仅仅是一本书，更像是一扇窗，让我们得以窥见物质世界在分子层面所蕴藏的无限可能性。即使只是泛泛阅读，也能被作者对科学探索的热情和严谨精神所深深感染。