新型功能分子器件設計及性原理研究 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
• 器件設計
• 功能材料
• 納米技術
• 物理化學
• 材料科學
• 電子學
• 理論研究
• 計算化學

店鋪： 妙語書言圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787568231787

商品編碼：29379084243

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

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

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內容提要

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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

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作者介紹

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文摘

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序言

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《微納光子學：原理、器件與應用》 內容簡介 本書旨在深入探討微納光子學的核心原理，全麵闡述各類微納光子器件的設計理念、製造工藝及其關鍵性能，並展望其在通訊、傳感、計算、能源、生物醫學等前沿領域的廣泛應用前景。全書力求在理論深度與工程實踐之間取得平衡，為從事相關研究的科研人員、工程師以及在校研究生提供一本係統、詳實、前沿的參考著作。 第一部分：微納光子學基礎理論 本部分將從基礎概念齣發，逐步構建讀者對微納光子學的認知體係。 第一章：電磁波與物質的相互作用 1.1 麥剋斯韋方程組迴顧與介質響應： 簡要迴顧經典麥剋斯韋方程組在不同介質中的形式，重點闡述介質的電容率、磁導率以及復數形式下的介電常數和磁導率，介紹其對電磁波傳播的影響。 1.2 錶麵等離激元共振（SPR）： 深入剖析SPR現象的物理機製，包括其産生條件、激發方式（如棱鏡耦閤、光柵耦閤）。詳細講解SPR的頻率依賴性、角度依賴性以及局域場增強效應，並介紹其在傳感和光譜增強中的應用原理。 1.3 局域錶麵等離激元共振（LSPR）： 闡述LSPR與SPR的區彆與聯係，重點在於LSPR不依賴於連續金屬膜，而是存在於金屬納米結構錶麵。分析LSPR的尺寸效應、形狀效應以及材料選擇對其共振波長的影響。 1.4 介質共振與高摺射率介質微納結構： 探討非金屬材料在微納結構中的共振現象，特彆是高摺射率介質（如矽、氮化矽、二氧化鈦）在微波和光波段的介質共振（如Mie共振）。分析其與亞波長結構的相互作用，以及如何利用介質共振實現低損耗的光操縱。 1.5 光子晶體基本原理： 介紹光子晶體的概念、周期性結構及其布裏淵區和能帶結構。重點講解光子帶隙的形成機理、布拉格衍射和全反射衍射。討論一維、二維和三維光子晶體的能帶特性及其對光傳播的調控能力。 第二章：微納光子波導與耦閤 2.1 光波導基本理論： 迴顧光波導的傳輸模式、有效摺射率、模式截止條件等基本概念。 2.2 介質波導與金屬波導： 詳細分析介質波導（如脊形波導、埋藏波導）和金屬波導（如錶麵等離激元波導）的結構特點、傳輸特性及其損耗機製。 2.3 光子晶體波導： 探討光子晶體中的缺陷引入如何形成波導，分析其獨特的傳輸特性，如色散、群速度和慢光效應。 2.4 波導耦閤技術： 詳細介紹不同類型的耦閤器，包括脊形耦閤器、光柵耦閤器、錐形耦閤器、馬赫-曾德爾乾涉儀耦閤器等。分析耦閤效率的影響因素，如匹配條件、對齊精度和幾何設計。 2.5 耦閤損耗分析與優化： 深入分析介質損耗、散射損耗、模式失配損耗等耦閤過程中産生的損耗，並提齣相應的優化設計策略，以提高器件的整體效率。 第二部分：關鍵微納光子器件設計與性能 本部分將聚焦於當前微納光子學領域的核心器件，深入剖析其設計原理、關鍵參數以及實現性能的技術路徑。 第三章：微納光柵與衍射光學 3.1 衍射理論基礎： 迴顧惠更斯原理、菲涅耳衍射和夫琅禾費衍射。 3.2 衍射光柵的類型與設計： 介紹不同類型的衍射光柵，如平麵光柵、凹麵光柵、體光柵。重點闡述亞波長光柵的設計原理，包括光柵綫寬、周期、占空比、材料和基底厚度的影響。 3.3 全息光柵與錶麵浮雕光柵： 講解全息光柵的製作原理及其高衍射效率的優勢。深入分析錶麵浮雕光柵的結構參數與衍射效率、衍射角的關係。 3.4 光柵在光束整形與分光中的應用： 探討光柵在實現特定衍射角度、控製衍射效率，以及實現光譜分離（如波長選擇器）方麵的應用。 3.5 亞波長結構光柵： 重點介紹亞波長光柵如何超越傳統衍射極限，實現更精細的光束控製和更高的衍射效率，以及其在全息成像、錶麵等離激元激發等方麵的潛力。 第四章：微納諧振腔與光信號處理 4.1 微納諧振腔的類型與原理： 介紹Fabry-Perot諧振腔、微環諧振腔、微碟諧振腔、蝶形諧振腔、介質諧振腔（如Mie諧振腔）等。深入分析其Q值、模式特性、共振波長以及品質因數的影響因素。 4.2 錶麵等離激元諧振腔： 重點探討金屬納米結構形成的錶麵等離激元諧振腔，包括其尺寸效應、形狀效應和近場增強特性。 4.3 光子晶體諧振腔： 講解通過引入缺陷在光子晶體中形成高Q值諧振腔的原理，分析其能帶結構對諧振腔模式的限製作用。 4.4 諧振腔在濾波器、調製器與多路復用器中的應用： 闡述微納諧振腔如何通過調控其共振特性實現窄帶濾波、快速調製以及波長選擇性多路/解復用。 4.5 耦閤微納諧振腔係統： 分析多個耦閤諧振腔係統（如耦閤微環陣列）的行為，及其在構建復雜光路、實現開關功能和光子集成電路中的潛力。 第五章：微納結構中的非綫性光學效應 5.1 非綫性光學基礎： 迴顧二階非綫性效應（如二次諧波産生SHG）和三階非綫性效應（如三階諧波産生THG、自聚焦、剋爾效應）。 5.2 錶麵等離激元增強非綫性光學： 深入分析金屬納米結構如何通過局域場增強效應顯著提高非綫性光學效應的效率，以及其在光學信號處理、超分辨成像等方麵的應用。 5.3 光子晶體中的非綫性效應： 探討光子晶體結構對非綫性光學效應的調控，特彆是慢光效應如何延長光與物質的相互作用時間，增強非綫性響應。 5.4 微納諧振腔中的非綫性光學： 分析諧振腔增強非綫性光學效應的原理，以及在參量過程、光頻梳産生等方麵的應用。 5.5 非綫性微納器件的設計與優化： 介紹如何通過優化材料選擇、結構設計和幾何參數來最大化非綫性效應的轉化效率，同時控製損耗。 第三部分：微納光子器件的製造與應用 本部分將介紹實現上述微納光子器件的先進製造技術，並重點展望其在各個領域的創新應用。 第六章：微納光子器件的製造技術 6.1 光刻技術： 詳細介紹紫外光刻（DUV）、深紫外光刻（EUV）以及電子束光刻（EBL）等關鍵光刻技術，分析其分辨率、精度和適用範圍。 6.2 納米壓印技術： 闡述納米壓印技術（NIL）的原理，包括其硬模闆壓印、軟模闆壓印等多種形式，以及其在大規模、低成本製造方麵的優勢。 6.3 刻蝕技術： 介紹乾法刻蝕（如反應離子刻蝕RIE）和濕法刻蝕在微納結構加工中的應用，分析其對刻蝕速率、各嚮異性、選擇性等關鍵參數的控製。 6.4 薄膜沉積技術： 講解化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）等薄膜沉積技術在製備高品質光刻材料和功能薄膜中的作用。 6.5 增材製造（3D打印）在微納光子學中的應用： 探討基於光固化、選擇性激光燒結等增材製造技術在復雜三維微納光子結構設計與製備上的潛力。 第七章：微納光子學在信息通信領域的應用 7.1 高速光調製器： 介紹基於馬赫-曾德爾乾涉儀、電光效應（如P-N結、張量效應）的微納光調製器設計，以及其帶寬、功耗和集成性。 7.2 低損耗光開關與路由器： 探討基於熱光效應、電光效應、微機電係統（MEMS）的微納光開關技術，以及在光交換網絡中的應用。 7.3 波長選擇性濾波器與多路復用器： 詳細闡述微納諧振腔、光柵衍射等技術在實現高密度波分復用（DWDM）係統中的作用。 7.4 光縴到戶（FTTH）與數據中心的光互連： 討論微納光子器件在降低光模塊成本、提高傳輸速率和功耗效率方麵的重要性。 7.5 新一代光通信技術： 展望矽光子、可見光通信等前沿領域中微納光子器件的關鍵作用。 第八章：微納光子學在傳感與檢測領域的應用 8.1 生物化學傳感器： 重點介紹基於錶麵等離激元共振（SPR）、局域錶麵等離激元共振（LSPR）以及微納諧振腔的生物分子、化學物質檢測原理，包括其靈敏度、選擇性和響應時間。 8.2 氣體與環境監測： 探討利用微納結構的光學特性變化監測特定氣體濃度或環境參數。 8.3 醫療診斷與成像： 介紹微納光子技術在體外診斷、內窺鏡、拉曼光譜增強等醫療應用中的潛力。 8.4 生物標記物檢測： 深入分析微納傳感器如何實現痕量生物標記物的精準檢測，為疾病早期診斷提供支持。 8.5 新型傳感機製： 展望基於微納光子學的各類新型傳感機製，如光縴光柵傳感器、錶麵增強拉曼散射（SERS）傳感器等。 第九章：微納光子學在計算、能源與新興領域的應用 9.1 光計算與光存儲： 探討基於微納光子器件實現光邏輯門、光神經網絡以及光存儲的可能性，分析其與電子計算的協同與替代。 9.2 太陽能收集與轉換： 介紹微納結構在提高太陽能電池效率中的作用，如等離激元增強、光捕獲結構等。 9.3 LED與顯示技術： 討論微納結構如何優化LED的發光效率、色彩純度以及在微型顯示器中的應用。 9.4 激光與非綫性光學器件： 介紹微納激光器、非綫性光學頻率轉換器件在小型化、高性能化方嚮的發展。 9.5 量子光學與量子信息： 展望微納光子學在單光子源、量子糾纏態産生與操控等量子信息處理任務中的關鍵作用。 結論與展望 本書最後將對微納光子學領域的研究現狀進行總結，並對未來發展趨勢進行展望，包括器件的集成化、智能化，新材料的應用，以及在跨學科交叉領域中的突破性進展。 本書內容涵蓋瞭微納光子學從基礎理論到實際應用的各個層麵，力求為讀者提供一個全麵、深入且前沿的學術視野。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在理論深度和前瞻性方麵都做得非常齣色。作者在探討新型功能分子器件時，不僅迴顧瞭已有的研究成果，更著眼於未來的發展趨勢，提齣瞭許多富有啓發性的觀點。我非常贊同作者關於“個性化分子器件”的設想，即根據不同的應用場景和需求，設計齣高度定製化的分子器件。這就像是為每個“零件”量身打造“衣服”，能夠最大程度地發揮其性能。書中對於“多功能集成分子器件”的討論也讓我眼前一亮，作者設想將多種功能集成在一個分子器件中，從而實現更復雜、更強大的功能。這無疑是未來分子器件發展的重要方嚮。書中對於如何突破現有技術瓶頸，以及未來可能的技術挑戰也進行瞭深入的分析，這對於有誌於在這個領域進行研究的學者來說，具有重要的指導意義。這本書不僅僅是一本知識的傳授，更是一次思想的啓迪，它激發瞭我對科學探索的熱情，也讓我對人類的智慧有瞭更深的敬畏。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是太讓人驚喜瞭！我本來以為會是一本枯燥乏味的學術專著，但翻開之後，完全被它深入淺齣的講解所吸引。作者並沒有一開始就拋齣復雜的公式和圖錶，而是從宏觀的視角，為我們勾勒齣瞭功能分子器件的廣闊前景和重要意義。我尤其喜歡其中關於“分子機器”的章節，作者用生動的比喻，將那些微觀世界的精巧設計描繪得活靈活現，仿佛我真的能看到一個個微小的“工人”在分子層麵進行著精密的組裝和運作。雖然我並非這個領域的專業人士，但讀完這部分內容，對這個學科的魅力有瞭初步的認識，也激發瞭我進一步探索的興趣。書中的配圖也非常精美，許多示意圖都非常直觀，幫助我理解瞭不少抽象的概念。感覺作者在寫作時，不僅僅是在傳遞知識，更是在分享他對這個領域的無限熱愛和深刻理解。整體來說，這是一本能夠點燃讀者好奇心，並為之開啓一扇新世界大門的優秀科普讀物，即使是對相關領域稍有瞭解的讀者，也能從中獲得啓發。

評分☆☆☆☆☆

從一個初學者的角度來看，這本書的語言風格非常親切，作者似乎有一種“化繁為簡”的能力。即使是涉及到一些復雜的物理化學原理，作者也能夠用通俗易懂的語言進行解釋，並輔以形象的比喻。我以前對分子器件的概念一直模糊不清，總覺得是高深莫測的科學，但讀瞭這本書之後，我發現其實它並沒有那麼難以理解。作者花瞭大量的篇幅來介紹分子的基本屬性，以及這些屬性如何與器件的功能聯係起來。例如，在解釋“分子開關”時，作者用瞭“門”的比喻，形象地說明瞭分子如何通過改變構象來控製電流的通斷，這個類比讓我立刻茅塞頓開。書中還穿插瞭一些曆史發展的小故事，讓我在學習知識的同時，也能瞭解到這個學科的發展脈絡。對於那些希望入門分子器件領域，但又擔心難以入門的讀者，這本書絕對是一個絕佳的選擇，它能夠讓你在輕鬆愉快的閱讀中，建立起堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的邏輯結構非常嚴謹，從基礎的分子設計理念，逐步深入到復雜的器件構建和性能分析。我最欣賞的是作者在講解每一個概念時，都會提供充分的理論支撐和相關的實驗數據作為佐證，這使得書中的內容更具說服力，也讓我對所學知識有瞭更深刻的理解。書中詳細闡述瞭如何通過巧妙地設計分子的結構和相互作用，來賦予其特定的功能，例如光電轉換、傳感、催化等等。這就像是為分子賦予瞭“智慧”和“能力”，讓它們能夠按照我們的意願去執行特定的任務。作者在分析器件的性能時，也非常細緻，從材料的選擇、結構的優化到工作機製的解析，都麵麵俱到。尤其是在探討影響器件效率和穩定性的關鍵因素時，作者的分析鞭闢入裏，讓我對分子器件的設計原理有瞭更透徹的認識。對於想要深入瞭解這一領域的研究者來說，這本書無疑是一本寶貴的參考資料，它提供瞭一個係統性的學習框架，也指明瞭未來可能的研究方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本《新型功能分子器件設計及性原理研究》在實際應用層麵給我留下瞭深刻的印象。書中列舉瞭許多令人振奮的應用案例，例如在新能源領域的太陽能電池、在醫療健康領域的分子診斷探針、以及在信息技術領域的分子存儲器等等。作者並沒有停留在理論層麵，而是著重強調瞭這些分子器件如何在實際生活中發揮作用，以及它們為解決當前社會麵臨的挑戰提供瞭哪些創新的解決方案。我印象特彆深刻的是關於“自組裝”技術的介紹，這項技術能夠讓分子在特定的條件下，自發地形成具有特定結構和功能的宏觀器件，這大大降低瞭器件的製造成本，也為實現更復雜的器件集成提供瞭可能。讀到這裏，我仿佛看到瞭一個更加高效、綠色、智能的未來。這本書讓我意識到，分子科學並非遙不可及，而是與我們的生活息息相關，並且正在以前所未有的速度改變著世界。