Applied Scanning Probe Methods V (NanoScience and Technology) (v. 5) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Bharat Bhushan

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2006-11-10

价格:USD 199.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540373155

丛书系列:

图书标签:

• 纳米科学
• 扫描探针显微镜
• 纳米技术
• 表面分析
• 材料科学
• 纳米材料
• 原子力显微镜
• 扫描隧道显微镜
• 纳米尺度
• 薄膜技术

纳米科学与技术系列：应用扫描探针方法 V (NanoScience and Technology: Applied Scanning Probe Methods V) 本书概述： 《应用扫描探针方法 V》是纳米科学与技术领域内备受推崇的系列著作的第五卷，专注于系统性地梳理和深入探讨当前扫描探针显微镜（SPM）技术在材料科学、物理学、化学、生物学等前沿研究中的最新进展和应用拓展。本书汇集了全球顶尖研究人员的智慧结晶，旨在为该领域的学者、研究人员以及研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的技术指南和知识参考。 核心内容聚焦： 本书的结构设计旨在覆盖从基础理论到尖端实验技术的完整光谱，重点强调技术创新如何驱动基础科学发现和工程应用。 第一部分：扫描探针显微镜（SPM）技术的新范式 本部分着重于超越传统原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的局限性，介绍新一代SPM技术的突破性发展。 超高分辨率成像技术： 详细探讨了如何通过先进的探针设计（如尖端修饰、光刻探针）和控制算法，实现亚纳米级甚至原子级分辨率的成像。内容包括基于光场增强的纳米级光谱成像，以及如何利用局部电磁场对超快过程进行实时追踪。 多模态耦合技术（Multimodal Coupling）： 深入分析了将SPM与其他先进表征技术（如拉曼光谱、光致发光、X射线吸收近边结构XANES）进行集成的方法。重点讨论了如何在一个统一的框架下，同时获取材料的形貌信息、化学组成、电子结构和振动模式，极大地提高了材料微区分析的深度和准确性。 动态力学特性分析的升级： 阐述了高频动态响应技术，如基于激光干涉的超快力学测量（例如，用于测量超薄薄膜的粘弹性响应），以及如何通过时间分辨的力曲线采集，揭示材料在不同应力条件下的微观结构演变机制。 第二部分：电学和电子结构探针技术的深度拓展 本部分专门服务于半导体物理、二维材料和能源材料的研究人员，详细介绍了如何利用SPM精确表征电子和电荷输运特性。 高精度电势映射技术： 详细介绍了开场电势显微镜（KPFM）的最新优化，包括如何通过消除环境噪声和探针与样品之间的寄生电容效应，实现皮伏级（fV）的电压灵敏度。应用案例涵盖了钙钛矿太阳能电池内部的电荷分离界面研究。 扫描开尔文电势显微镜（SKPM）与半导体器件： 探讨了SKPM在分析FinFETs、新型晶体管结构中的势垒分布和载流子浓度梯度方面的应用。重点分析了在极端温度下（低温或高温操作）电学测量的挑战与解决方案。 局部电导率与量子输运： 深入讨论了扫描隧道电导谱（STS）在研究单分子电子学、拓扑绝缘体表面态以及二维材料的狄拉克锥特性中的应用。内容包括如何通过精确的偏压控制和隧道势垒调节，探测量子尺寸效应。 第三部分：热学、化学与原位（In Situ）环境下的应用 本部分侧重于极端环境和复杂化学反应过程的实时监测，这是SPM技术最具潜力的发展方向之一。 纳米尺度热学测量： 详细介绍了热学扫描探针显微镜（TSPM）的新型架构，特别是如何实现对极小区域的热导率、热扩散系数以及局部热流密度的精确量化。本书分析了在微纳器件散热管理中的应用，如芯片级的热点识别。 环境控制与原位反应监测： 重点介绍了在气相、液相或高真空环境下进行SPM操作的技术挑战与成熟方案。案例研究包括在受控气氛下催化剂表面的分子吸附与反应动力学研究，以及电化学反应过程中电极表面的实时形貌变化追踪。 生物分子与软物质成像： 探讨了在生理缓冲液或接近生理pH值条件下，如何利用高灵敏度液相AFM（Liquid-Phase AFM）对蛋白质折叠、DNA结构变化以及活细胞膜动态进行高保真成像。特别关注了如何减少探针-样品相互作用对生物系统的扰动。 第四部分：数据处理、建模与未来趋势 本部分关注于提升数据分析的智能化水平，并对未来SPM技术的发展方向进行展望。 先进数据分析与机器学习： 介绍了如何利用高维数据处理技术（如主成分分析PCA、独立成分分析ICA）从复杂的、多通道的SPM数据集中提取有效信号。探讨了使用深度学习模型对图像去噪、缺陷识别和特征提取的潜力。 定量分析的理论框架： 提供了更严格的数学模型来解释和校准SPM信号，例如考虑探针形状、扫描速度、环境介质对力-距离曲线和隧道电流的影响。目标是将定性成像转变为高精度的定量参数测量。 SPM技术的集成与自动化： 展望了集成传感、机器人控制和高通量筛选的自动化SPM平台的发展。 本书特点： 本书的价值在于其技术深度和跨学科视野。每一章均由该细分领域的权威专家撰写，确保了内容的科学性和前沿性。它不仅是对现有技术的总结，更是对未来十年纳米尺度表征方法学发展的路线图式探讨。对于致力于探索物质世界微观结构与功能之间复杂关系的科学家而言，本书是一份不可或缺的参考资料。它强调了如何通过精密的扫描探针技术，将抽象的物理、化学概念转化为可观测、可量化的实验事实。

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