Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Goodard, William A., III/ Brenner, Donald W./ Lyshevski, Sergey Edward/ Iafrate, Gerald J.

出品人:

页数:1080

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 203.34

装帧:HRD

isbn号码:9780849375637

丛书系列:

图书标签:

纳米科学
纳米技术
纳米工程
材料科学
工程学
技术
纳米材料
纳米器件
生物纳米
应用科学

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具体描述

The ability to study and manipulate matter at the nanoscale is the defining feature of 21st-century science. The first edition of the standard-setting "Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology" saw the field through its infancy. Reassembling the preeminent team of leading scientists and researchers from all areas of nanoscience and nanotechnology along with several new pioneers, this second edition will guide the field through its burgeoning adolescence. The phenomenal growth and staggering variety of applications of nanotechnology prevent any reference from providing a complete picture of the field. Instead, this edition surveys the most important areas, the most promising technologies, and the fastest-growing developments of current interest.In particular, it discusses fundamental theory of molecular and nanoelectronics, advanced fabrication technologies, modeling and simulation results, and novel molecular and nanoelectronic devices.New chapters in the Second Edition explore: the story of how the National Nanotechnology Initiative was born, where it is now, and where it is going; molecular computing and processing platforms; spin field effect transistors; moletronics and spintronics; nanoarchitectonics; molecular machines; magnetic manipulation applications in biomedical science; biological- and chemical-mediated self-assembly; nanomanufacturing; nanotextile technologies; nanofluidics for cell biology; carbon nanostructures and nanocomposites; accelerated design tools for nanophotonic devices; and, nanoparticles for drug delivery. Remaining the definitive reference for nano researchers around the world, the "Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology, Second Edition" provides the signposts for blazers of the nano trail.

《跨界融合：现代科学与工程的范式革新》图书简介在二十一世纪的科技浪潮中，科学的边界正以前所未有的速度被打破。传统学科的壁垒正在消融，取而代之的是多学科交叉融合的新范式。本书《跨界融合：现代科学与工程的范式革新》，旨在全面梳理和深入剖析当前驱动全球科技进步的核心交叉领域，着重探讨那些正在重塑我们理解世界和改造物质世界的关键技术集群及其背后的理论基础。本书并非某一特定材料体系或技术分支的专著，而是立足于宏观视野，描摹一幅涵盖信息科学、生物技术、先进制造以及能源转化等多个前沿领域的综合图景。它关注的是不同学科知识体系如何相互渗透、相互激发，从而催生出颠覆性的创新能力。第一部分：信息与物质的深度交织信息科学已不再局限于计算机本身，它已深入到物质世界的基础层面，成为理解和控制复杂系统的“新语言”。 1. 量子计算与信息物理系统（CPS）的理论基础本部分首先深入探讨了量子力学的基本原理如何被转化为可操作的计算范式。我们详细阐述了量子比特（Qubits）的构建、相干性的维持与退相干的抑制策略，以及算法设计中对量子纠缠和叠加态的有效利用。更进一步，本书将焦点投向信息物理系统——一个将计算、通信与物理过程深度融合的领域。我们分析了 CPS 在实时数据采集、智能决策制定中的核心算法，包括分布式控制理论、传感器网络的安全性和鲁棒性设计。重点剖析了如何利用机器学习模型来预测和优化复杂的物理过程，例如智能电网中的负载平衡和供应链的动态重构。 2. 新型数据结构与复杂系统建模现代科学研究面临的数据爆炸性增长，要求我们发展全新的数据处理和建模方法。本书审视了拓扑数据分析（TDA）在识别高维数据集中内在几何结构方面的潜力，它如何帮助研究人员从看似杂乱无章的数据中提取出隐藏的、具有物理意义的连接性。此外，我们详细讨论了基于代理（Agent-Based Modeling, ABM）的方法在模拟社会经济系统、生态系统和复杂流体力学行为中的应用。ABM 强调个体行为如何涌现出宏观模式，这为理解诸如传染病传播或城市交通拥堵等非线性现象提供了强大的工具。第二部分：生物系统工程化与合成生物学生命科学正从观察和描述转向设计和构建。合成生物学及其对工程学原理的引入，正在彻底改变我们对生命体的认知和利用方式。 1. 基因线路的设计与自动化组装本章聚焦于将工程学的“模块化、标准化”理念应用于生物系统。我们探讨了如何使用标准化生物部件（BioBricks）来构建可预测的、具有特定功能的基因线路。内容涵盖了对反馈回路、振荡器和开关等基本逻辑元件的数学建模与其实际构建的挑战。特别关注了在非模式生物中实现复杂遗传编程的技术路径。 2. 生物制造与细胞工厂的优化生物制造不再仅仅是发酵过程，而是利用工程化的细胞作为微型化的、高度专业的生产单元。本书深入分析了代谢工程如何通过定向进化和基因组编辑技术（如 CRISPR 系统的精确性改进），来优化细胞的代谢流，提高目标产物的得率和纯度。我们还探讨了新型生物反应器的设计，这些反应器需要能够精确控制微环境参数（如氧化还原电位、底物梯度），以维持工程化细胞的最佳性能。第三部分：先进制造与材料的功能化设计现代工程的进步越来越依赖于对材料结构在原子或分子尺度上的精确控制。本书强调材料的设计不再是“发现”过程，而是“创造”过程。 1. 增材制造（3D 打印）中的多材料集成与界面控制增材制造已从快速原型制作工具演变为生产复杂功能部件的关键技术。本书着重分析了在多材料 3D 打印中界面粘合力的关键性。讨论了如何利用界面化学或预处理技术，实现不同材料（如金属、陶瓷、聚合物）在打印过程中形成强健、无缺陷的过渡区。此外，还探讨了打印过程中热应力管理和缺陷演化模型，以确保最终产品的宏观力学性能。 2. 智能响应材料的跨尺度设计智能材料不仅仅是对环境变化做出反应，而是能够根据输入信号执行复杂的、可逆转的功能。本部分详细介绍了如何通过设计材料的微观结构——例如液晶聚合物的取向、形状记忆合金的相变温度——来精确调控其宏观响应（如光学、电学或机械性能）。我们分析了这些材料在自修复结构、软体机器人驱动器中的应用潜力，并探讨了如何利用计算材料学方法加速这种多尺度结构-性能关系的预测。第四部分：能源转化与可持续系统的集成应对全球能源挑战需要对能量的捕获、存储和使用进行系统性的、跨学科的优化。 1. 界面电化学在储能器件中的核心作用下一代能源存储设备（如固态电池、超级电容器）的性能瓶颈往往出现在电极材料与电解质的交界面。本书详述了如何通过表面改性（如原子层沉积技术）来钝化活性表面，减少副反应，并提高界面离子传输速率。内容涵盖了从基础电荷转移动力学到实际器件热管理策略的工程考量。 2. 耦合系统中的热力学与物质循环可持续性要求我们超越单一的能源转换效率考量，转向对整个物质和能量循环的系统优化。本章探讨了热电材料的设计，以实现废热的有效回收，并将重点放在如何通过材料结构优化来提高塞贝克系数和降低热导率。同时，本书也引入了热力学最优控制理论在设计闭环生态工程系统中的应用，强调在多目标约束下实现效率与稳定性的平衡。总结与展望《跨界融合：现代科学与工程的范式革新》的最终目标是启发读者，在面对二十一世纪的复杂挑战时，必须跳出单一学科的框架。本书提供的知识框架，旨在培养读者识别和利用不同领域知识交汇点（Nexus Points）的能力，为未来的科学发现和工程创新奠定坚实的跨学科基础。它是一份对当前科技前沿的深度测绘，也是对未来系统性解决问题的路线图的勾勒。