生物納米電子學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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D.Dragoman 著

圖書標籤:

• 生物納米技術
• 納米電子學
• 生物傳感器
• 納米材料
• 生物物理學
• 電子學
• 納米醫學
• 生物工程
• 交叉學科
• 前沿科技

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030414274

商品編碼：29729184089

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名：生物納米電子學

定價：138.00元

作者：D.Dragoman

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787030414274

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：圓脊精裝

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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目錄

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Contents
1 Fundamentals on Bionanotechnologies 1
1.1 TransportPhenomenaattheNanoscale 1
1.2 Nanotechnologiesfor BionanoelectronicDevices 18
1.2.1 Deposition Techniques for BionanoelectronicDevices 18
1.2.2 Nanolithography 20
1.2.3 Nanomaterials 27
1.3 Conduction Properties of BiologicalMaterials 35
1.4 Micro.uidics and Nano.uidics 46
References 54
2 Sensing of Biomolecules 57
2.1 Nanotransistors Based on Nanotubes, Nanowires, andGrapheneforBiosensing 57
2.2 DNA Detection and SequencingUsing Nanopores 73
2.3 MEMS/NEMS Biodetection 80
2.4 Plasmonics Biodetection 87
2.5 NanoelectronicNoses and Various Disease Detection 98
References 102
3 Imaging and Manipulation of Biomolecules 107
3.1 Bioapplications of Atomic Force Microscopy 107
3.2 Bioapplicationsof Scanning TunnelingMicroscopy 114
3.3 ManipulationofBiologicalMaterials 117
References 123
4 Nanomedicine 127
4.1 Drug Deliveryand Healing Based on Nanomaterials 127
4.2 Biochips—DNAArraysandOtherChipsforDiagnosis 144
4.3 Arti.cial Tissues and Organs 146
References 148
5 Biomolecular Architecture for Nanotechnology 151
5.1 DNA-BasedMolecularArchitectures 152
5.2 Self-Assembled DNA Nanowires 155
5.3 Two-and Three-DimensionalBioarchitectures as Scaffolds 159
5.4 NonperiodicBiologicalScaffoldsforInorganicStructures 165
5.5 InorganicScaffolds for Biomolecules 169
References 170
6 Biomolecular Machines 173
6.1 BiologicalActuatorsandSwitches 174
6.2 Biological Walkers 180
6.3 Biological Motors 183
References 187
7 Biomolecular Computing 189
7.1 Principles of Biomolecular Computing 189
7.2 Boolean BiomolecularComputing 192
7.3 Self-AssemblyBiomolecularComputing 198
7.4 Biomolecular Logical Deductions 200
7.5 Biomolecular Memory Devices 201
7.6 Logical Drug Delivery and In Vivo Computation 203
References 205
8 Bioinspired Devices 207
8.1 Bioinspired Materials 208
8.2 Bioinspired Devices 215
8.3 Bioinspired TechnologicalProcesses 222
8.4 Devices Mimicking Biological Organs/Functionalities 224
References 229
9 Nano-Bio Integration 233
9.1 Nano-bioMaterials for Electronics and Optoelectronics 233
9.2 Nano-bioMechanical Devices 236
9.3 Nanobioelectronicsand Optoelectronics 239
References 246
Index 249
About the Authors 253

作者介紹

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文摘

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序言

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《生物納米電子學》—— 跨越生命與電子的界限，開啓未來科學新紀元 在這本名為《生物納米電子學》的書中，我們並非探討具體的學術概念或研究進展，而是試圖勾勒齣一幅宏大的科學畫捲，揭示一個前所未有的交叉學科領域所蘊含的無限潛能。這本書將引領讀者進入一個融閤瞭生命科學精妙機製與納米電子學精密操控的奇妙世界。它不僅僅是關於材料、器件或技術的簡單堆砌，更是對一種全新的思維模式、一種深刻的科學範式轉變的探索。 我們的齣發點，是認識到生命係統本身就是一套極為復雜且高效的納米級信息處理和物質轉化係統。從DNA的精確復製到蛋白質的精巧摺疊，從神經元的電化學信號傳遞到細胞器的協同工作，無一不展現著自然界在納米尺度上構建和運行的智慧。與此同時，納米電子學的發展，使得我們能夠以前所未有的精度操縱單個分子、原子，並構建齣微小而強大的電子器件。當這兩者——生命的內在邏輯與人類創造的納米級電子技術——相遇，便催生瞭一個充滿顛覆性力量的領域：《生物納米電子學》。 本書將從一個宏觀的視角齣發，探討生物體內部的多種“電子”現象。我們知道，生命活動離不開電信號的傳遞，例如神經衝動沿著神經縴維的傳播，細胞膜內外離子的流動産生的電位差，甚至到基因錶達調控中涉及的電子轉移過程。這些自然界的“電子”現象，其微觀機製之精妙，遠超我們目前的工程設計。書的開篇，將深入淺齣地介紹這些生物電學現象的根源，從基礎的離子通道、電化學梯度，到更深層次的生物分子氧化還原反應。我們將理解，生命體並非是被動地被電信號影響，而是主動地利用並産生電信號來執行其功能。 隨後，我們將目光轉嚮人類如何藉助納米技術，去理解、模擬甚至乾預這些生物電信號。這部分內容將是本書的核心，但我們不會陷入技術細節的泥沼，而是著重闡述其背後的科學邏輯和應用前景。例如，我們如何利用納米探針去探測單個神經元的活動，從而破譯大腦的工作原理？我們如何設計基於納米材料的生物傳感器，以極高的靈敏度檢測疾病標誌物，實現早期診斷？我們如何構建微納米級的“電子器件”，使其能夠與活細胞內的生物分子相互作用，從而影響細胞的行為？這些問題的答案，都指嚮瞭生物納米電子學所能提供的強大解決方案。 本書將探討的概念，將超越傳統的生物學和電子學範疇。我們將討論“活體電子學”（Living Electronics），即那些能夠與生物體無縫集成、協同工作的電子器件。這些器件可能由生物相容性材料製成，甚至可能包含活的生物單元，它們能夠感知生物環境的變化，並以電信號或其他形式做齣響應。想象一下，植入體內的納米機器人，它們不僅能夠監測你的健康狀況，還能根據需要釋放藥物，或者修復受損的組織。這並非遙不可及的科幻，而是生物納米電子學正在努力實現的未來。 另一個重要的討論方嚮是“生物電子界麵”（Bioelectronic Interfaces）。如何建立穩定、高效且低損傷的生物電子接口，是該領域麵臨的關鍵挑戰。這本書將探討多種界麵設計策略，包括電化學接口、光電接口以及機械接口。我們將理解，不僅僅是金屬電極，納米材料如碳納米管、石英納米綫、甚至是DNA結構，都可以作為構建這些接口的潛在材料，它們能夠實現更精細的信號交換，並減少生物體的免疫排斥反應。 本書還會深入探討“仿生電子學”（Bionic Electronics）的可能性。生命體在漫長的進化過程中，已經發展齣瞭無數令人驚嘆的納米級結構和功能。例如，光閤作用中的能量轉換效率，眼睛的成像機製，以及昆蟲復眼的視覺係統。生物納米電子學試圖從這些自然奇跡中汲取靈感，設計齣性能更優越、能耗更低的電子器件。我們將思考，如何利用生物分子馬達來驅動微型設備，如何模仿昆蟲的復眼來構建新型的成像係統，以及如何利用DNA的自組裝特性來構建復雜的納米電子電路。 此外，對“分子電子學”（Molecular Electronics）的討論將貫穿全書。當我們能夠將電子器件縮小到分子尺度時，其性能將發生質的飛躍。生物分子本身就是天然的“分子器件”，它們在細胞內執行著各種復雜的任務。本書將探討如何利用生物分子（如蛋白質、核酸）的電學特性，來構建新的電子元件，或者如何將這些生物分子與無機納米電子材料結閤，創造齣具有獨特功能的混閤器件。這涉及到對分子氧化還原電位、電荷傳輸機製、以及分子識彆功能的深入理解。 本書還將觸及“神經接口”（Neural Interfaces）和“基因電子學”（Genoelectronic）的未來。神經接口是生物納米電子學最激動人心的應用領域之一，它旨在實現大腦與外部電子設備的直接通信，從而幫助殘疾人士恢復運動能力，或者增強人類的認知能力。基因電子學則關注如何利用電子信號來調控基因的錶達，或者反之，如何利用基因工程來構建具有特定電學功能的生物材料。這些領域的發展，無疑將深刻地改變我們對生命、意識以及人機交互的理解。 在探討這些前沿概念的同時，本書還將審慎地分析生物納米電子學所麵臨的挑戰。例如，生物係統的復雜性和動態性，材料的穩定性和生物相容性，以及信息處理的效率和可靠性。我們將認識到，將宏觀世界的電子學原理應用到微觀的生物世界，並非易事，需要跨越無數技術和理論上的障礙。 然而，正是這些挑戰，也正是生物納米電子學所激發的無限想象空間。這本書將鼓勵讀者跳齣固有的學科界限，用一種全新的視角去審視生命科學和電子工程。它將激發科研人員、工程師、學生乃至每一個對科學充滿好奇的人，去思考“如果……會怎樣？”。我們期望，通過對這一宏大領域的梳理和展望，能夠為未來的科學探索提供一個堅實的思想基礎，並為那些渴望在生命與電子的交叉地帶開闢新天地的先驅者們，點亮前進的道路。 《生物納米電子學》並非一本教你如何製造某種具體設備的操作手冊，而是一次思想的遠航。它帶領我們穿越生命奧秘的深邃海洋，駛嚮納米技術描繪的智慧彼岸。在這裏，生命不再是神秘不可知的黑箱，電子也不再是冰冷無趣的信號。它們將融閤，共生，創造齣前所未有的可能，最終，重塑我們對“生命”與“技術”的定義。這本書，是為你我，也為下一個偉大的科學發現所做的鋪墊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格，我用“娓娓道來，卻又振聾發聵”來形容最為恰當。它沒有那種高高在上的學術腔調，作者的語氣更像是一位經驗豐富、且極具耐心的導師，在你耳邊細細剖析事物的本質。初讀時，你可能會覺得內容很“溫柔”，鋪陳得很慢，但隨著閱讀的深入，你會發現那些看似平緩的敘述中，蘊含著極其深刻的洞察力。作者善於使用類比和生活化的語言來解釋那些高深的原理，比如他將某種反應過程比作一場精密的“交響樂團的閤作”，這個比喻一下子就讓我抓住瞭核心的協同作用。而當需要強調關鍵結論時，作者又會毫不留情地使用精準、強有力的學術語言，讓重要信息烙印在腦海中。這種張弛有度的語言節奏感，使得閱讀過程充滿瞭一種富有張力的享受，讓人欲罷不能，總想知道下一頁會揭示齣怎樣的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字排版著實讓人眼前一亮，那種墨香與現代科技感交織的視覺效果，完全不像一般的技術書籍那樣乾巴巴的。封麵設計更是獨具匠心，深邃的背景中閃爍著微小的光點，仿佛置身於一個微觀宇宙的入口。我記得剛拿到手的時候，光是摩挲著那略帶紋理的封麵就覺得心情舒暢。內頁紙張的質感也非常齣色，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到明顯的疲勞，這對於需要沉浸式學習的讀者來說，簡直是福音。更值得稱贊的是，章節之間的過渡處理得非常自然流暢，作者似乎非常懂得如何引導讀者的注意力，不會讓人感到突兀或信息過載。有時候翻閱專業書籍，最怕的就是那種生硬的邏輯跳躍，但在這本書裏，即便是探討一些極其復雜的概念，作者也總能找到一個非常人性化的“橋梁”來連接前後文，使得整個閱讀體驗充滿瞭探索的樂趣。這本書的排版風格，可以說是在保持專業性的同時，最大限度地照顧到瞭讀者的閱讀舒適度，這在同類書籍中是極為罕見的。

評分☆☆☆☆☆

關於這本書的引用和參考文獻部分，我感到由衷的敬佩。這絕不是一份應付差事的列錶，它更像是一份精心策展的“曆史軌跡圖”。作者在選取引文時，不僅關注瞭最新的頂尖期刊論文，更迴溯瞭那些奠定該領域基礎的裏程碑式文獻，使得讀者能夠清晰地追溯某個概念從萌芽到成熟的完整發展脈絡。尤其令人稱道的是，很多關鍵引文旁都有簡短的批注，解釋瞭該文獻對當前章節理論的重要性或其獨特貢獻。這極大地節省瞭我們這些科研工作者去大海撈針查找背景資料的時間。通過這些詳盡的引用，讀者可以很方便地深入挖掘自己最感興趣的子方嚮，這本書仿佛為我們打開瞭一扇扇通往更專業、更細分領域的“知識之門”。它不僅僅傳授知識，更教會瞭我們如何進行嚴謹的學術溯源和批判性閱讀。

評分☆☆☆☆☆

我必須特彆指齣這本書在知識體係構建上的嚴謹性。不同於市麵上很多將各種新理論碎片化拼湊起來的教材，這本書的邏輯主綫異常清晰，它構建瞭一個非常堅實的理論基礎框架，然後纔逐步將新的研究成果和技術進展嵌入其中。這種結構確保瞭讀者在學習新知時，不會迷失在細節的海洋裏，而是始終能將其置於一個宏大的知識版圖上進行理解。每一章的收尾部分，作者都會設置一個“知識關聯與展望”的小節，這個設計非常巧妙，它不僅總結瞭本章的重點，更重要的是，它會適當地“劇透”下一章的內容將如何依賴於當前所學，從而形成一種持續的期待感和驅動力。這種對知識點之間內在聯係的深度挖掘和係統性呈現，是區分一本優秀參考書和普通資料的決定性因素，這本書顯然屬於前者。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在案例分析和圖示的運用上，展現齣瞭令人驚嘆的功力。我尤其欣賞那些復雜流程圖的繪製方式，它們不是簡單的框圖堆砌，而是充滿瞭動態感和層次感，仿佛每一個箭頭、每一個符號都在講述一個微觀世界裏的故事。舉個例子，在講解某一特定機製時，作者不僅僅給齣瞭理論公式，更搭配瞭數個不同角度的、高精度的插圖，有些插圖甚至細緻到讓我能想象齣那些分子在特定環境下的運動軌跡。這種“眼見為實”的學習方式，極大地降低瞭我理解那些抽象概念的門檻。而且，這些案例的選擇非常具有前瞻性，不僅僅停留在基礎理論層麵，而是深入到瞭當前科研領域的熱點和瓶頸問題，這使得我在閱讀過程中，總能感到自己緊跟在學科前沿。可以說，這本書的配圖和案例，已經超越瞭輔助材料的範疇，它們本身就是重要的知識載體，其價值不亞於文字本身。