自组织纳米材料

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出版者:科学
作者:MotonariAdachi,
出品人:
页数:317
译者:
出版时间:2007-4
价格:56.00元
装帧:
isbn号码:9787030187925
丛书系列:国外物理名著系列(科学出版社影印)
图书标签:
  • 自组织
  • 科学
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  • 纳米材料
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  • 薄膜
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具体描述

《自组织纳米材料(影印版)》包含了大量通过化学、仿生学途径并运用自组织机制合成纳米材料并产生不同尺度的组件的方法。过去的几十年里。纳米结构新颖的系统性能在自然科学的各个领域中得到广泛认可,新技术的不断发展吸引了各个领域的科学家投入到与之相关的研究中。要全面实现纳米科学与技术的巨大应用前景,面临的重要挑战就是寻找在原子尺度上调制排列结构的方法以及构造原子、介观、宏观各尺度层次的材料。《自组织纳米材料(影印版)》介绍了纳米结构自组装领域从基础理论到相关应用的大量令人鼓舞的最新进展,可供物理学、化学、生物学、工程和材料科学领域中科研人员和研究生参考。

《光影绘形:探索精密光学元件的设计与制造》 本书并非一本关于自组织纳米材料的著作,而是聚焦于另一引人入胜的科学与工程领域:精密光学元件的设计与制造。在信息时代,光学技术扮演着至关重要的角色,从我们日常使用的智能手机摄像头,到复杂的科学仪器,再到尖端的激光雷达系统,无一不依赖于高精度光学元件的支撑。本书将带您深入了解这一领域的方方面面,揭示那些肉眼难以察觉的微观世界是如何被巧妙地塑造,以实现对光的精准控制。 第一章:光的本质与光学基础 在踏上精密光学元件的探索之旅前,我们首先需要巩固对光的理解。本章将回顾光的波动与粒子二象性,深入探讨光的传播、反射、折射、衍射和干涉等基本光学现象。我们将简要介绍惠更斯原理、费马原理等经典光学理论,并引入基尔霍夫衍射理论等更现代的描述。同时,本章还将阐述不同类型的光源(如点光源、线光源、面光源,以及激光)的特性及其在光学系统中的应用。对于描述光束质量的关键参数,例如光束发散角、光束质量因子M²、以及高斯光束的特性,也将进行详细的介绍,为后续光学元件的设计奠定坚实的基础。 第二章:精密光学元件的种类与功能 本章将详细介绍构成现代光学系统的各种精密元件。我们将深入探讨透镜(包括球面透镜、非球面透镜、柱面透镜等)的设计原理、像差类型(如球差、慧差、像散、场曲、色差)及其校正方法。棱镜家族(如直角棱镜、阿贝棱镜、多面棱镜)的功能,例如光的偏转、色散和成像,也将被一一剖析。反射镜(平面反射镜、曲面反射镜)的设计与应用,包括其在激光腔、望远镜和成像系统中的作用,同样是本章的重点。此外,我们还将介绍分光元件(如分光镜、分束器)、滤光片(吸收滤光片、干涉滤光片)以及光学窗口和保护玻璃等多种元件,并分析它们各自独特的光学功能和应用场景。 第三章:光学系统设计基础 设计一个成功的光学系统,绝非简单地堆砌元件。本章将引导读者理解光学系统设计的核心流程。我们将从系统规格的定义出发,包括焦距、视场角、数值孔径、分辨率、景深等关键参数的确定。接着,我们将深入讲解如何进行光学布局,以及如何通过像差分析和校正来优化系统性能。本章还将介绍光学设计软件(如Zemax, Code V)的基本操作和应用,展示如何利用这些强大的工具进行建模、仿真和优化。读者将学习如何根据需求构建虚拟的光学模型,并通过一系列的优化迭代,最终得到满足设计要求的光学系统。 第四章:精密光学元件的制造技术 理论设计固然重要,但高精度的制造技术才是将设计变为现实的关键。本章将详细介绍精密光学元件的主要制造工艺。我们将从传统的研磨抛光技术开始,讲解如何通过精密的机械加工和精细的抛光过程,获得具有极高表面精度和光滑度的光学表面。随后,我们将重点介绍先进的非球面制造技术,包括超精密金刚石车削、离子束抛光、以及纳米压印等技术,这些技术使得制造复杂曲率的光学元件成为可能。同时,本章还将探讨光学薄膜的制备技术,如真空蒸镀、溅射等,以及各种光学镀膜(增透膜、高反射膜、分光膜、保护膜)的功能和应用,它们对于提升光学元件的性能至关重要。 第五章:光学元件的检测与计量 精密光学元件的制造过程离不开严格的质量控制。本章将聚焦于光学元件的检测与计量技术。我们将介绍多种检测方法,包括干涉仪(如Fizeau干涉仪、Zygo干涉仪)用于测量表面面形精度,轮廓仪用于测量表面粗糙度,以及投影仪、显微镜等用于表面缺陷检测。此外,我们还将讨论如何对光学元件的光学性能进行测试,例如使用MTF测试仪测量成像系统的调制传递函数,使用光谱仪测量滤光片的透过率,以及使用激光功率计测量激光系统的输出功率。本章强调了精确的计量是确保光学元件性能稳定可靠的关键环节。 第六章:现代光学技术的应用前沿 在掌握了光学元件的设计、制造与检测基础后,本章将带您领略精密光学技术在各个领域的广泛应用。我们将探讨其在高端成像系统中的作用,如单反相机、显微镜、望远镜和电影摄影机。在通信领域,光纤通信和光模块对高精度光学元件的需求尤为迫切。在工业领域,激光加工、机器视觉和光刻技术都离不开精密光学元件的支撑。我们还将展望其在生物医学(如内窥镜、眼科手术设备)、国防科技(如导弹制导、雷达系统)以及新能源(如太阳能电池、激光核聚变)等前沿领域的应用前景。 《光影绘形:探索精密光学元件的设计与制造》并非一篇关于自组织纳米材料的论述,它将引领读者进入一个充满挑战与创新的精密光学世界,揭示那些塑造我们视觉体验、驱动科技进步的光学奇迹是如何被创造出来的。

作者简介

目录信息

Preface1、Self-Assembled Si1-xGex Dots and Islands Jean-Marc Baribeau,Nelson L.Rowell,and David J.Lockwood 1.1 Introduction 1.2 Si1-xGex Island Growth 1.2.1 Growth Modes in Heteroepitaxy 1.2.2 Si1-xGex Island Growth and Shape Evolution 1.2.3 Si1-xGex Island Composition and Strain Distribution 1.3 Stacked Si1-xGex Islands 1.3.1 Development of Morphological Instabilities in Heteroepitaxy 1.3.2 Synthesis,Structure,and Vertical Correlation 1.3.3 Vibrational Properties 1.3.4 Optical Properties 1.4 Engineering of Si1-xGex Islands 1.4.1 Influence of Surface Morphology 1.4.2 Influence of Adsorbed Species 1.5 Applications of Si1-xGex Islands and Dots 1.5.1 Photodetectors 1.5.2 Other Applications 1.6 Summary and Future Prospects References2、Synthesis of Titania Nanoerystals: Application for Dye-Sensitized Solar Cells Motonari Adachi,Yusuke Murata,Fumin Wang,and Jinting Jiu 2.1 Formation of Titania Nanocrystals by Surfactant-Assisted Methods 2.1.1 Introduction: How to Control Morphology and Functionalize Ceramic Materials 2.1.2 Formation of Network Structure of Single Crystalline TiO2 Nanowires by the "Oriented Attachment" Mechanism 2.1.3 Morphological Control of Anatase Nanocrystals Using Dodecanediamine as a Surfactant 2.2 Application of TiO2 Network of Single-Crystalline Nanowires for Dye-Sensitized Solar Cells 2.2.1 Introduction 2.2.2 How to Make the Dye-Sensitized Solar Cells 2.2.3 Characterization of the Solar Cells Made of Network of Single-Crystalline Anatase Exposing Mainly the {101} Plane 2.3 Summary References3、Soft Synthesis of Inorganic Nanorods,Nanowires,and Nanotubes Shu-Hong Yu and Yi-Tai Qian 3.1 Introduction 3.2 An Overview: Emerging Synthetic Routes for the Synthesis of Low-Dimensional Nanocrystals 3.2.1 "Hard" Approaches 3.2.2 "Soft" Approaches 3.3 Soft Synthesis of Low-Dimensional Nanocrystals 3.3.1 Hydrothermal/Solvothermal Processes 3.3.2 Synthesis of Semiconductor Nanorods/Nanowires by Solution-Liquid-Solid Mechanism 3.3.3 Capping Agents/Surfactant-Assisted Soft Synthesis 3.3.4 Bio-Inspired Approach for Complex Superstructures 3.3.5 Oriented Attachment Growth Mechanism 3.4 Summary and Outlook References4、Assembly of Zeolites and Crystalline Molecular Sieves Jennifer L.Anthony and Mark E.Davis 4.1 Introduction 4.2 Thermodynamics of Synthesis Processes 4.3 Kinetics of Synthesis Processes 4.4 Assembly Processes 4.4.1 Proposed Mechanisms for Zeolite Assembly 4.4.2 MetaMon-Assisted Assembly Processes 4.5 Components of Synthesis 4.5.1 Organic Components 4.5.2 Inorganic Components 4.6 Chirality:Can a Designer Zeohte Be Synthesized 4.7 Summary References5、Molecular Imprinting by the Surface Sol-Gel Process:Templated Nanoporous Metal Oxide Thin Films for Molecular Recognition Seung-Woo Lee and Toyoki Kunitake 5.1 Introduction 5.2 Surface Sol-Gel Process 5.2.1 Preparation of Amorphous Metal Oxide Thin Films 5.2.2 Rich Variety of Organic Components in Nanohybrid Layers 5.3 Molecular Imprinting in Amorphous Metal Oxide Films 5.3.1 Incorporation and Removal of Templates 5.3.2 Stability and Selectivity of Imprinted Sites 5.3.3 Nature of Imprinted Sites for Guest Binding 5.3.4 Multifunctional Nature of Imprinted Cavity 5.3.5 Varied Molecular Selectivity 5.4 Practical Potentials 5.4.1 Recognition of Biological Molecules 5.4.2 Contrivance for High Sensitivity 5.4.3 Recognition of Coordination Geometry 5.4.4 Nanoporous Thin Films with Ion-Exchange Sites 5.4.5 Direct Observation of Imprinted Cavity-Physical Cavity Versus Topological Cavity 5.5 Unsolved Problems and Future Prospects References6、Fabrication,Characterization,and Applications of Template-Synthesized Nanotubes and Nanotube Membranes Punit Kohli and Charles R.Martin 6.1 Introduction 6.2 Nomenclature 6.3 Template Synthesis of Nanotubes 6.4 Silica Nanotubes 6.4.1 Attaching Different Functional Groups to the Inside Versus Outside Surfaces 6.4.2 Nanotubes for Chemical and Bioextraction and Biocatalysis:Demonstration of Potential Drug Detoxification Using Nanotubes 6.5 Template Synthesis of Nano Test Tubes 6.6 Nanotube Membranes for Bioseparations 6.6.1 Antibody-Functionalized Nanotube Membranes for Selective Enantiomeric Separations 6.6.2 Functionalized Nanotube Membranes with "Hairpin"-DNA Transporter with Single-Base Mismatch Selectivity 6.7 Conical Nanotubes: Mimicking Artificial Ion Channel 6.8 Conclusions References7、Synthesis and Characterization of Core-Shell Structured Metals Tetsu Yonezawa 7.1 Introduction 7.2 Preparation of Core-Shell Bimetallic Nanoparticles 7.2.1 Preparation Procedures 7.2.2 Successive Reduction of the Corresponding Two Metal Ions 7.2.3 Simultaneous Reduction of the Corresponding Two Metal Ions 7.2.4 Other Systems 7.3 Characterization of Core-Shell Bimetallic Nanoparticles 7.3.1 X-ray Characterization 7.3.2 Electron Microscopic Observations 7.3.3 UV-vis Spectroscopy 7.3.4 IR Spectroscopy of Chemical Probes 7.4 Summary References8、Cobalt Nanocrystals Organized in Mesoseopie Scale Marie-Paule Pileni 8.1 Introduction 8.2 Self-Organization of Cobalt Nanocrystals 8.3 Collective Magnetic Properties of Mesostructures Made of Magnetic Nanocrystals 8.4 Conclusion References9、Synthesis and Applications of Highly Ordered Anodic Porous Alumina Hideki Masuda and Kazuyuki Nishio 9.1 Introduction 9.2 Synthesis of Highly Ordered Anodic Porous Alumina 9.2.1 Growth of Anodic Porous Alumina on Al 9.2.2 Synthesis of Highly Ordered Anodic Porous Alumina 9.2.3 Ideally Ordered Anodic Porous Alumina by the Pretexturing Process Using Molds 9.3 Ordered Nanostructures Based on Highly Ordered Anodic Porous Alumina 9.3.1 Nanocomposite Structures Using Highly Ordered Anodic Porous Alumina 9.3.2 Nanofabrication Using Anodic Porous Alumina Masks 9.3.3 Two-Step Replication Process for Functional Nanohole Arrays 9.3.4 Ordered Array of Biomolecules Using Highly Ordered Anodic Porous Alumina 9.4 Conclusions ReferencesIndex
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读后感

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用户评价

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这本书的深度和广度简直令人咋舌,它显然是集结了作者多年来在多个交叉学科领域耕耘的结晶。我原本以为它会偏重于**材料物理**的一侧,但没想到在**化学反应动力学**方面的论述也同样精妙。尤其是在探讨**界面张力与催化活性**的关系时,作者引用了大量的**密度泛函理论(DFT)**计算结果,这些结果不仅翔实,而且图表制作得极为清晰,使得原本抽象的电子结构可视化。我对比了市面上几本同类书籍,它们往往在某一特定领域钻得极深,但缺乏整体的贯穿性。而这本书的厉害之处在于,它成功地将**量子力学基础**、**统计物理**以及**实验表征技术**(如高分辨TEM的应用)有机地编织在一起,形成了一张密不透风的知识网。这种跨领域的整合能力,体现了作者卓越的学术视野。我发现,即便是那些我已经相对熟悉的知识点,在作者的阐述下,也焕发出了新的理解光彩。这本书更像是一部学术的“百科全书”,但它又不是那种冷冰冰的条目集合,而是充满了思想的流动性。

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阅读体验上,我必须提到这本书在“理论到实践”的转化方面的匠心独运。很多理论书籍往往止步于概念的阐述,让人感觉脱离实际。然而,这本书非常注重**工艺参数对最终结构的影响**这一环节。例如,在讨论**薄膜沉积技术**时,作者没有简单地介绍PVD或CVD的原理,而是深入分析了**离子能量、基底温度**这些具体参数,如何通过改变**原子尺度的迁移率**,最终决定了薄膜的**晶界密度和应力状态**。书中附带的那些“案例分析”环节,简直是教科书级别的演示。它们清晰地展示了当某个工艺参数偏离最优区间时,材料性能会发生怎样的灾难性变化。这种对细节的执着,让这本书的实用价值大大提升。我甚至可以想象,一个工程师拿着这本书去指导实际生产线上的问题诊断,其效率会高出许多。它成功地弥合了纯粹的理论物理学家与应用材料科学家之间的鸿沟,使得读者在理解“为什么”的同时,也清楚地知道“如何做”才能得到想要的结果。这是一本真正意义上的桥梁之作。

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这本书的引用文献和参考资料部分,简直是另一座金矿。我敢说,光是核对和追踪书中引用的那些顶尖期刊论文,就足够让一个研究生忙上好几个月了。作者对于前沿研究的把握极为敏锐,书中引用的几乎都是近五年内发表在《自然》、《科学》或相关领域顶级期刊上的成果。这使得这本书的“保质期”相对较长,不会一出版就显得落伍。我个人尤其关注**拓扑绝缘体在宏观尺度下的表现**这一新兴领域,这本书对相关理论的梳理虽然简略,但其切入点非常刁钻,直指当前研究中的主要瓶颈——即如何从**能带结构理论**过渡到可实际操作的制备工艺。作者并没有回避那些尚未解决的难题,反而将其作为激励读者的契机。在阅读过程中,我习惯性地在旁边备着笔记本,用来记录那些我认为“值得深挖”的关键词和人名,结果笔记本很快就被密密麻麻的条目塞满了。这本书的价值,不仅在于它传授了已知的知识,更在于它清晰地指明了未来研究的“热点地图”。对于任何希望在相关领域进行原创性研究的人来说,这本书无疑是最好的“引路灯”。

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这本书的章节编排逻辑性强到令人发指,简直是为初学者量身定做的一份“导航地图”。我发现自己很容易就能从一个概念过渡到下一个,几乎没有那种在阅读专业文献时常见的“迷失方向感”。作者非常巧妙地平衡了理论深度和可读性。比如说,在介绍**缺陷工程**对材料性能影响的章节,作者并没有直接抛出复杂的晶体学公式,而是先用一个非常生活化的类比——想象一下乐高积木堆叠中的偶然失误如何影响整体结构的稳定性——来建立读者的直观认知,然后才逐步引入**位错理论**和**边界效应**的数学描述。这种“由浅入深,循序渐进”的处理方式,极大地降低了学习门槛。更值得称赞的是,每一章末尾的“思考题集”,它们设计的目的显然不是为了测试记忆,而是为了激发读者的批判性思维。我尤其喜欢其中一道关于**熵增原理在开放系统中的应用悖论**的探讨,它迫使我回顾了之前学到的所有热力学基础,并尝试用新的视角去解构。读完这本书,我感觉自己像是在一个经验丰富的导师的带领下,进行了一次有组织、有重点的知识攀登,而不是在信息海洋中盲目漂流。

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这本书的装帧设计真是独具匠心,那种低调而又不失深邃的墨绿色封面,配上烫金的标题字体,初见便给人一种沉甸甸的学术气息。我原本以为这会是一本晦涩难懂的纯理论著作,但翻开内页,立刻被其清晰的排版和详实的图表所吸引。特别是作者在引言部分对整个研究领域的宏大叙事,构建了一个极为引人入胜的知识框架。我记得我当时花了近一个小时,仅仅在梳理作者对“复杂系统涌现”这一核心概念的界定上。书中对于**经典力学在微观尺度下的局限性**的探讨,尤其精彩,它没有停留在简单的公式罗列,而是深入剖析了在**非平衡态热力学**驱动下,物质如何自发地形成有序结构的哲学思考。作者的语言风格在需要严谨论证时如同精密的外科手术刀,准确而冷静;而在阐述其前瞻性展望时,又如同富有激情的演说家,极具感染力。例如,书中关于**晶体生长动力学**的模拟部分,作者采用了一种基于**蒙特卡洛方法**的迭代描述,这种方法论的选取本身就体现了作者对计算模拟工具的深刻理解。总的来说,这本书的阅读体验远超我的预期,它不仅仅是知识的堆砌,更像是一次引导读者进行深度思考的旅程。

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