Nanotechnology For Dummies

Nanotechnology For Dummies pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Booker, Richard/ Boysen, Earl
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:2005-8
价格:180.00元
装帧:Pap
isbn号码:9780764583681
丛书系列:
图书标签:
  • 阿呆系列
  • 纳米
  • 科技
  • 可下
  • nanotechnology
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  • 纳米技术
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具体描述

Book Description

This title demystifies the topic for investors, business executives, and anyone interested in how molecule-sized machines and processes can transform our lives. Along with dispelling common myths, it covers nanotechnology's origins, how it will affect various industries, and the limitations it can overcome. This handy book also presents numerous applications such as scratch-proof glass, corrosion resistant paints, stain-free clothing, glare-reducing eyeglass coatings, drug delivery systems, medical diagnostic tools, burn and wound dressings, sugar-cube-sized computers, mini-portable power generators, even longer-lasting tennis balls, and more.

* Nanotechnology is the science of matter at the scale of one-billionth of a meter or 1/75,000th the size of a human hair

* Written in the accessible, humorous For Dummies style, this book demystifies nanotechnology for investors, business people, and anyone else interested in how molecule-sized machines and processes will soon transform our lives

* Investment in nanotechnology is exploding, with $3.7 billion in nanotechnology R&D spending authorized by the U.S. government in 2003 and international investment reported at over $2 billion

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This title demystifies the topic for investors, business executives, and anyone interested in how molecule-sized machines and processes can transform our lives. Along with dispelling common myths, it covers nanotechnology's origins, how it will affect various industries, and the limitations it can overcome. This handy book also presents numerous applications such as scratch-proof glass, corrosion resistant paints, stain-free clothing, glare-reducing eyeglass coatings, drug delivery systems, medical diagnostic tools, burn and wound dressings, sugar-cube-sized computers, mini-portable power generators, even longer-lasting tennis balls, and more. Nanotechnology is the science of matter at the scale of one-billionth of a meter or 1/75,000th the size of a human hair Written in the accessible, humorous For Dummies style, this book demystifies nanotechnology for investors, business people, and anyone else interested in how molecule-sized machines and processes will soon transform our lives Investment in nanotechnology is exploding, with $3.7 billion in nanotechnology R&D spending authorized by the U.S. government in 2003 and international investment reported at over $2 billion

From the Author

I’m one of the authors for the book and a graduate student at Rice University in Houston, Texas - one of the academic leaders in nanotechnology. Personally, my unique background allows me to speak to a wide audience: my engineering degree has given me insight into transitioning research into practical applications; my Air Force experience has allowed me to understand the needs of our government and military (huge financial backers of university research). Now, while working in the trenches of nanotechnology, I’ve come across a disconnect between this research and the average person. How do we communicate this technology’s importance and potential applications to the business leader, venture capitalist, investor, or entrepreneur to make it widely available in every day uses?

This book does just that by identifying needs and separating science fiction from science fact – dispelling the myths and laying out realistic expectations not only in applications but timeframe as well. We identify three industries: materials, computers, and healthcare. These areas will be greatly affected by nanotechnology and advances in each will continue to feed each other. For example, future nano-scale processor fabrication methods will be used to create unique materials for healthcare applications.

Another "vision" of the authors was to "show" nanotechnology – there are over 100 line art and photos illustrating the science and applications of nanotechnology distinguishing this book from other nano books. This makes it far easier for the average high school student or even baby boomer to pick up and quickly understand this emerging technology and provide them the tools to choose either a career in the sciences or invest in a nano-company stock.

I encourage those interested in this technology, whether it is for shear interest or for business ideas, to closely read this book.

From the Back Cover

See how this "little" technology can generate BIG profits!

Will nanotechnology change the future? How will it change your life? Find out here!

Nanotechnology is a huge, complex field of study about matter 1/75,000th the size of a human hair. Here's a plain-English look at what it can mean to you and your business. See how discovering more about nano-size particles will let scientists build better materials, enhance medical care, aid the environment, and much more.

Discover how to

* Understand nanotechnology terms

* Identify applications for the technology

* See how nanotechnology affects computer science

* Recognize potential benefits to the environment

* Decide if you should invest in nanotechnology

Book Dimension

length: (cm)23.2                 width:(cm)18.9

深入探索物质世界的极限:微观工程的基石与未来 图书名称: 《超越尺度:从原子到宏观的精密构造与应用》 图书简介: 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富含前瞻性的视角,去理解和掌握那些在人类已知尺度之外的、对未来技术产生革命性影响的“微观尺度工程学”的原理、方法和应用。我们不聚焦于入门级的概览,而是直接切入该领域的核心挑战、前沿进展以及对社会经济格局的潜在重塑。 第一部分:理论基石与量子调控的艺术 本部分将摒弃对“纳米”概念的简单定义,转而深入探讨支撑微观构造的量子力学基础及其在宏观系统中的体现。 第一章:从经典到量子的范式转移 本章首先回顾经典物理学在描述原子和分子尺度时的局限性。随后,我们将详细解析薛定谔方程在多体问题中的近似求解方法,重点讨论密度泛函理论(DFT)如何成为预测材料性质的黄金标准。我们将分析不同交换关联泛函的优缺点及其在模拟复杂界面时的适用性,并探讨第一性原理计算的计算成本与精度之间的权衡艺术。此外,本章还将介绍超越传统DFT的远场修正方法,以更准确地模拟范德华力和电子激发过程,这对理解生物大分子相互作用至关重要。 第二章:热力学与统计力学在微尺度下的修正 在极小尺度下,热力学极限不再成立。本章深入研究非平衡态统计力学在描述快速反应、相变以及能量耗散中的作用。我们将剖析朗之万动力学模拟在捕获介观系统随机涨落方面的精确性,并介绍路径积分蒙特卡洛(PIMC)如何有效处理零点能和量子退火效应。特别关注晶格振动(声子)在纳米结构中的非布洛赫(Non-Bloch)输运特性,以及界面处的声子散射如何影响热导率,这对于开发高效的热电材料至关重要。 第三章:表面能、界面张力与自组装的驱动力 表面和界面是微观工程的“战场”。本章探讨吉布斯-开尔文方程在曲率半径极小时的修正,以及Laplace压力在液滴和气泡动力学中的影响。我们将详尽分析临界胶束浓度(CMC)的精确计算方法,以及不同分子结构如何通过精确调控链段相互作用参数(χ参数)实现受限空间内的结构形成(如在孔道或薄膜中的液晶相)。此外,本章还将介绍X射线光电子能谱(XPS)和扫描隧道显微镜(STM)谱学如何直接揭示不同晶面化学势的差异。 第二部分:精密制造与原子级操控技术 本部分聚焦于将理论转化为实际可操作结构的技术手段,强调自下而上(Bottom-Up)与自上而下(Top-Down)工艺的融合与突破。 第四章:电子束、离子束与聚焦的精密度 深入探讨高分辨率电子束曝光(HREEB)和聚焦离子束(FIB)技术的最新进展。分析电子束对聚合物和无机材料的辐射损伤机理,并介绍低损伤模式下的精确刻蚀技术。对于FIB,本章重点阐述液态金属离子源(LMIS)与氙等离子体源(XPS)在不同材料去除率和侧壁粗糙度控制上的差异。此外,还将介绍原子层沉积(ALD)的脉冲序列优化,如何实现单原子层级别的厚度控制和保形涂覆,这是制造高密度存储器和催化剂的关键。 第五章:磁性与光学纳米结构的构筑与表征 本章关注利用电磁场调控物质响应的技术。在磁学领域,我们将详细分析自旋转移矩(STT)与自旋轨道矩(SOT)在新型磁随机存取存储器(MRAM)中的应用,并探讨如何通过磁晶各向异性的工程设计来稳定亚微米磁畴。在光学方面,重点介绍表面等离子体共振(SPR)的局域场增强效应,以及如何通过光刻技术精确设计超表面(Metasurfaces)结构来实现对电磁波的相位、振幅和偏振的任意调制,特别是在亚波长尺度上的完美吸收体设计。 第六章:面向生命科学的微流控与生物组装 本部分探讨如何将微纳加工技术应用于生物系统。深入剖析软光刻(Soft Lithography)中的PDMS模具复制误差分析及其在微流控芯片制造中的影响。重点介绍数字微流控(Digital Microfluidics)中利用电润湿效应(EWOD)进行液滴的无阀控制和高通量筛选的最新进展。此外,还将讨论DNA折纸术(DNA Origami)作为一种高精度的生物分子自组装模板,如何用于构建功能性的纳米机器支架,以及如何通过流变学来控制生物溶液在微通道内的排列。 第三部分:前沿应用与跨学科融合 本部分展望该领域未来十年的发展方向,聚焦于超越传统电子学和材料学的颠覆性应用。 第七章:拓扑材料与量子信息处理 本章将深入探讨拓扑绝缘体和拓扑半金属的时间反演对称性保护的表面态。重点分析如何利用磁性掺杂来打开拓扑能隙,实现量子霍尔效应或马约拉纳零能模的操控,这是构建拓扑量子比特的基础。讨论如何通过异质结界面工程来优化电子的拓扑保护层级,并介绍非互易输运在单向器件中的潜力。 第八章:先进能源捕获与转换系统 本章聚焦于如何利用精细结构来打破效率瓶颈。详细分析光子晶体结构在太阳能电池中的光捕获增强机制,以及热辐射管理中基于选择性发射体的热光伏器件(TPV)的设计。在储能方面,探讨固态电解质的界面阻抗问题,以及如何通过纳米多孔结构来提高锂离子在三维电极中的传输速率,从而实现高功率密度电池。 第九章:环境传感与智能响应材料 本章探讨微观结构在环境监测中的应用。深入研究压阻效应和压电效应在高灵敏度机械传感器中的应用,特别是石墨烯和二维过渡金属硫化物(TMDs)的应变工程。讨论等离激元共振传感器如何实现对痕量生物标志物或污染物的实时、无标记检测。最后,展望形状记忆聚合物(SMPs)和自修复材料,分析其从微观网络结构到宏观功能转换的分子机制。 结论:构建未来的蓝图 本书最后总结了当前技术面临的主要瓶颈(如成本、规模化和环境稳定性),并描绘了未来研究将如何通过人工智能辅助设计(AI-assisted Design)和自动化高通量实验平台来加速新材料和新器件的发现进程,为读者勾勒出精密微观工程学波澜壮阔的未来。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书简直是纳米技术的“入门级圣经”,对于像我这种完全是外行人,连“纳米”听起来都像是科幻小说的家伙来说,简直是雪中送炭。我得说,作者在把一个极其复杂、听起来高深莫测的领域,拆解成一个个可以消化的小块方面,功力深厚得令人咋舌。它不是那种堆砌了无数公式和晦涩术语的教科书,读起来更像是有一位极其耐心的、住在你隔壁的物理学教授,每天抽出半小时,用最日常的语言和你聊聊那些比头发丝细几十万倍的东西。 比如,一开始讲到尺寸的量级对比,那种画面感一下子就建立起来了。他们不是直接抛出 $10^{-9}$ 米的概念,而是会用“把一个篮球缩小到地球那么大,那么一纳米就是一粒沙子”这种类比,瞬间让抽象的概念具象化了。更让我印象深刻的是,它对“为什么要做这么小”的解释。很多技术书籍只会告诉你“如何做”,但这本却花了很大篇幅去阐述纳米材料在电子学、医学、能源领域带来的颠覆性潜力。我尤其喜欢它对“量子效应”的阐述,那种“小了,世界就变了”的神奇感,被解释得既严谨又充满趣味性。我甚至能想象出那些微小的“纳米机器人”在血管里巡逻的场景,而不是仅仅停留在理论层面。整本书的结构非常清晰,从基础概念到具体的应用实例,层层递进,绝不会让人在某个章节迷失方向。对于初学者来说,这种循序渐进的引导,是避免产生畏难情绪的关键。

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坦白说,我通常对技术书籍的“口吻”比较挑剔,很多作者写给“大众”看的书,要么是故作轻松,结果内容空洞;要么是试图在浅显和专业之间走钢丝,结果两头都不讨好。但《Nanotechnology For Dummies》的作者在语调的把握上,简直像一个语言艺术大师。全书洋溢着一种鼓励探索、绝不嘲笑提问者的积极氛围。 它最成功的地方,在于它非常有效地“去神秘化”了纳米科学。在很多人的刻板印象中,纳米技术是少数精英才能触及的“魔法”。但这本书通过大量的“你知道吗?”(Did You Know?)小贴士和结构化的问答环节,不断地消除读者的知识壁垒。我尤其喜欢它在解释像“自组装”这样复杂的现象时,所使用的生活化比喻,比如把分子比作乐高积木,它们会根据自身的属性自动找到最优的连接方式。这种叙事策略,极大地降低了读者的认知负荷。阅读过程中,我很少需要停下来查阅额外的资料,因为它仿佛已经预料到了读者在哪些地方会产生困惑,并提前给出了清晰的注脚或延伸解释。这使得阅读过程非常流畅、高效,几乎没有“卡壳”的感觉。

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说实话,我本来以为这种“For Dummies”(傻瓜书)系列,内容难免会浮于表面,充斥着过度简化后的肤浅论调,但在纳米技术这个领域,我被狠狠地“打脸”了。它在保持极高易读性的同时,对核心科学原理的把握,精准得让人刮目相看。我尤其欣赏它在探讨材料特性转变时的那份严谨态度。书中详细对比了块体材料与纳米尺度材料在光学、电学和催化活性上的巨大差异,并且非常巧妙地穿插了一些历史性的里程碑事件,比如电子显微镜的发明如何成为研究纳米世界的“眼睛”。 这本书并非一味地歌颂技术的美好,它在介绍完令人兴奋的应用前景后,也相当坦诚地触及了纳米技术目前面临的挑战,比如规模化生产的难题、环境安全性(EHS)的考量,甚至是对未来伦理学的影响。这种平衡的视角,让读完之后,我获得的不仅是知识的兴奋感,还有一种对前沿科学审慎的认识。它没有回避技术背后的复杂性,而是将这些复杂性包装在易于理解的框架内。对于想对这个领域建立一个全面、不带滤镜的认知的人来说,这种深度和广度的结合,是极其宝贵的。阅读体验上,大量的插图和图表起到了决定性的作用,它们就像是视觉的拐杖,帮助我的大脑更好地处理那些难以想象的微观结构。

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我必须强调这本书在“结构化学习”上的设计。如果你像我一样,习惯于有清晰的路线图才能安心学习,那么你会非常欣赏这本书的编排方式。它不仅仅是信息的堆砌,更是一套设计精良的认知路径图。每一章的开头都会有一个明确的学习目标概述,结尾则会有一个简短的知识点回顾,这对于巩固记忆至关重要。 我特别欣赏它对“工具和方法论”的介绍。纳米技术离不开那些精密的仪器,比如原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM)。这本书没有仅仅给出这些仪器的名字,而是用生动的图示和简洁的段落,解释了它们“如何工作”的物理原理。例如,它将AFM的工作原理比作一个极其灵敏的唱针在记录一个微观的“地形图”,这种类比,让原本晦涩的扫描机制变得可视化。此外,书中还穿插了一些历史性的实验案例,展示了科学家是如何利用这些工具一步步揭开纳米世界的面纱的。这种将“理论-工具-应用”紧密结合的撰写方式,让读者不只是“知道”纳米技术是什么,而是真正“理解”它是如何被发现和验证的,极大地增强了知识的深度和实用价值。

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我是一个对工程应用有着强烈兴趣的爱好者,我最看重的是技术如何落地解决实际问题。因此,这本书中关于“应用”的那几个章节,简直是我的“知识宝库”。它没有把纳米技术局限在实验室的玻璃器皿里,而是非常接地气地探讨了它如何在我们日常生活中悄然发生变革。比如,在纺织品领域,那些防水、防污甚至抗菌的面料是如何通过表面纳米涂层实现的,书中的解释非常直观,甚至让我有点想回家拆开自己的冲锋衣研究一下。 更让我感到惊喜的是,它对“生物医学中的纳米技术”这一块的阐述。它详尽地介绍了靶向药物输送系统的概念,解释了为什么纳米载体能比传统药物更有效地避开健康组织,直击病灶。书中对“量子点”在生物成像中的应用描述得绘声绘色,那种能在活体细胞内进行高分辨率、多色追踪的能力,读起来简直像在看最顶级的科幻动作片,只不过这次,它是真实发生的技术。这种从宏观的原理到微观的实现路径的深入剖析,让我清晰地看到了从一个基础概念到最终产品的完整链条,对于想从事相关产业或者纯粹想了解行业动态的人来说,这部分内容的价值远超书本本身的定价。

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