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出版者:Springer Verlag

作者:Foster, A./ Hofer, W.

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2006-6

价格:$ 224.87

装帧:HRD

isbn号码:9780387400907

丛书系列:

图书标签:

Scanning Probe Microscopy
SPM
AFM
STM
Nanotechnology
Surface Analysis
Materials Science
Physics
Engineering
Microscopy
Nanomaterials

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具体描述

Scanning Probe Microscopy provides a comprehensive source of information for researchers, teachers, and graduate students about the rapidly expanding field of scanning probe theory. Written in the style of a textbook, it explains from scratch the theory behind today's simulation techniques and gives examples of theoretical concepts through state-of-the-art simulations, including the means to compare these results with experimental data. The book provides the first comprehensive framework for electron transport theory with its various degrees of approximations used in today's research, thus allowing extensive insight into the physics of scanning probes. Experimentalists will appreciate how the instrument's operation is changed by materials properties; theorists will understand how simulations can be directly compared to experimental data.

纳米尺度下的世界：材料科学与表面形貌的深度探索图书名称：纳米尺度下的世界：材料科学与表面形貌的深度探索作者： [此处可填写虚构作者姓名，例如：张伟、李明] 出版社： [此处可填写虚构出版社名称，例如：科学技术出版社] 字数：约 1500 字 --- 内容简介《纳米尺度下的世界：材料科学与表面形貌的深度探索》是一部专注于现代材料表征技术及其在基础科学和应用工程领域中广泛应用的专著。本书旨在为物理学、化学、材料科学、纳米技术以及相关工程领域的本科高年级学生、研究生、科研人员以及技术工程师提供一个全面、深入且实用的参考框架。全书摒弃了对特定显微镜原理的聚焦，转而从材料的宏观性能与其微观表面结构之间的内在联系这一核心视角出发，系统梳理了当前最前沿的表面分析方法，并展示了这些技术如何驱动新材料的发现与优化。本书的结构设计力求逻辑严谨，内容涵盖面广而不失深度。它不仅仅是对现有技术的简单罗列，更是对如何利用这些先进工具去理解和调控物质表面性质的深入探讨。第一部分：基础与背景——理解表面现象的必要性本部分首先确立了表面科学在现代科技中的核心地位。我们探讨了“表面”与“体积”在物理和化学性质上的根本差异，阐述了为什么在纳米尺度下，表面效应（如表面能、催化活性、界面相互作用）会主导材料的整体行为。表面能量与界面热力学：详细分析了表面张力的形成机制，以及它如何影响薄膜的生长模式（如Frank-van der Merwe, Volmer-Weber）和自组装过程。引入了先进的热力学模型，用于预测不同环境下材料表面的稳定性。表面电子结构与化学态：讨论了电子态在不同原子层上的分布变化，以及这些变化如何影响材料的光学、电学和磁学特性。重点介绍了如何通过理论计算辅助理解实验观测结果。第二部分：先进的表面分析技术：从宏观关联到原子分辨率本部分是全书的核心，系统地介绍了超越传统方法的多种非接触式和接触式表征技术，强调它们如何协同工作以构建完整的表面画像。高分辨率形貌与粗糙度分析：探讨了如何利用先进的衍射光学和干涉测量技术，实现对大面积样本的快速形貌普查，以及对特定区域的亚纳米级形貌重构。我们关注如何量化表面粗糙度的不同参数（如$R_a, R_q, RMS$）及其对润湿性、摩擦学性能的敏感性。力学性能的原位表征：详细介绍了如何将力学测试与实时成像技术结合，实现在不同环境（如高温、高湿度、真空）下对材料在拉伸、压缩、疲劳过程中的微观形貌演变进行动态追踪。这包括对裂纹成核与扩展过程的精细捕获。化学成分与元素分布成像：深入剖析了依赖于粒子束或光子激发来实现元素识别和空间定位的技术。重点讨论了如何通过精确控制激发源的能量和角度，实现对表面层几纳米深度内化学状态的层析成像，区分表面吸附物、氧化态变化及界面扩散。电学与磁学特性映射：阐述了如何通过局部电势测量、电荷传输分析以及磁畴成像技术，绘制出材料表面和近表面区域的电荷载流子密度分布和磁化强度矢量场。这对于半导体器件和磁性存储材料的研究至关重要。第三部分：案例研究与应用前沿本部分将理论和技术工具与具体的科学挑战相结合，展示了现代表面分析技术在解决实际问题中的强大能力。催化剂表面活性的调控：以多相催化为例，展示了如何利用表面结构（如晶面暴露、缺陷密度）和吸附物电子态的关联分析，来设计更高效率的催化剂。探讨了原位反应监测中数据处理的复杂性。生物材料与表面生物相容性：探讨了如何评估植入物材料与细胞、蛋白质之间的相互作用。重点分析了表面微纳结构如何影响细胞的粘附、增殖和分化，以及如何通过表面改性实现靶向药物递送。能源材料的界面老化：聚焦于电池电极和燃料电池膜的长期运行稳定性。分析了充放电循环过程中电极材料的表面重构、副反应产物的生成与积累机制，为提升器件寿命提供实验依据。本书的特点： 1. 注重方法的选择与整合：本书强调的不是单一技术的“最佳”，而是根据研究目标，如何策略性地选择和组合多种互补的技术，构建一个多维度、信息冗余度低的实验方案。 2. 强调数据处理与可视化：鉴于现代表征技术生成的海量复杂数据，本书专门辟章节讨论了先进的图像处理算法、三维重建技术，以及如何通过定制化的可视化工具来有效地传达科学发现。 3. 前沿视角：内容紧跟材料科学界对动态过程和复杂界面研究的需求，讨论了在极端条件下（如高通量、实时监测）进行表面分析的技术挑战与解决方案。《纳米尺度下的世界：材料科学与表面形貌的深度探索》致力于培养读者将“看到”的形貌与“测量到”的性能属性进行深度关联的能力，是推动下一代材料创新不可或缺的工具书。