Carbon Nanotubes and Related Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Peter J. F. Harris

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:2002-01-15

价格:USD 75.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521005333

丛书系列:

图书标签:

• 工科
• Carbon Nanotubes
• Nanomaterials
• Nanotechnology
• Materials Science
• Chemistry
• Physics
• Engineering
• Fullerenes
• Graphene
• Nanostructures

《光合作用的奥秘：从分子机制到生态系统影响》 简介 本书深入探讨了地球生命赖以生存的核心过程——光合作用。它超越了传统教科书中对该过程的初步描述，旨在为读者提供一个关于光合作用在分子水平、细胞水平乃至全球生态系统层面的全面、深入的理解。本书结构清晰，内容严谨，涵盖了从捕获光能的最初步骤到碳固定的复杂酶促反应链，并延伸至光合作用在气候变化、生物能源和农业生产中的关键作用。 第一部分：光合作用的物理基础与分子机器 第一章：光与能量的捕获 本章从光子的性质及其与物质的相互作用入手，奠定了理解光合作用物理基础的框架。详细阐述了电磁波谱中对光合作用至关重要的可见光区域。重点剖析了光合色素分子——叶绿素和类胡萝卜素的结构、光谱特性及其在激发态下的能量转移机制。 第二章：捕光复合体与反应中心 本章聚焦于光合作用的“能量收割机”——捕光复合体（LHCs）。我们将详细解构天线色素阵列如何高效地收集和传递能量。随后，深入研究原核生物和真核生物光合系统（光系统I和光系统II）的结构组成。通过对反应中心P680和P700的精细分析，阐明光能如何转化为化学能，以及电子在初级电荷分离中的关键步骤。本章还会介绍对光能捕获效率至关重要的量子相干性现象。 第三章：水的氧化与氧气的释放 本章专门讨论光系统II中发生的关键反应：水的氧化（或称“水的裂解”）。深入剖析氧释放复合体（OEC）中锰簇的结构与功能，揭示其如何通过四个连续的光化学步骤，逐步积累氧化还原电位，最终完成对水分子中四个电子的提取，并释放出分子氧。本章还会讨论围绕水的氧化所涉及的结构保护机制，防止高活性氧物种对光合系统的损害。 第二部分：电子传递链与能量转换 第四章：电子传递链的精密调控 本章是光合作用“能源工厂”的核心。详细描述了电子如何沿着囊状体膜上的电子传递链流动。重点解析了质体醌（Plastoquinone）、细胞色素b6f复合体以及质体蓝素（Plastocyanin）的作用。特别关注细胞色素b6f复合体在驱动质子跨膜泵送中的关键作用，这是构建质子梯度以驱动ATP合成的必要步骤。 第五章：化学渗透与ATP的合成 本章阐述了能量转换的巅峰——基于化学渗透理论的ATP合成。详细介绍叶绿体内的ATP合酶（CF1-CF0复合体）的结构和旋转催化机制。通过对γ亚基的旋转运动及其对ADP磷酸化的精确调控的剖析，阐明了光能转化为ATP这一通用能量货币的过程。 第六章：光系统I与NADPH的生成 本章描述了电子传递的第二阶段，即光系统I（PSI）如何重新激发电子，并将其传递给铁氧还蛋白（Ferredoxin）。重点分析了铁氧还蛋白-NADP+还原酶（FNR）催化NADPH生成的生化路径，这是碳固定所必需的还原力来源。同时，本章也会讨论非环式电子流与环式电子流之间的调控机制，以及它们如何响应细胞对ATP和NADPH比例的需求。 第三部分：碳的固定与代谢调控 第七章：卡尔文-本森循环（CBB循环）的酶学分析 本章是关于光合作用“合成工厂”的详细解析。深入剖析了卡尔文-本森循环的三个主要阶段：羧化、还原和再生。对关键酶——核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RuBisCO）的结构、催化机制及其固有的“缺陷”（即氧合反应）进行全面的酶动力学分析。 第八章：CBB循环的调控机制：光合作用的“开关” 本章探讨了CBB循环如何对光照条件做出快速响应。详细阐释了“还原态调节”机制，包括硫氧还蛋白介导的电子传递对关键酶（如磷酸二酯酶、果糖-1,6-二磷酸酶等）的激活。阐述了光合系统如何协同调节光反应和暗反应，确保能量和底物供应的同步性。 第九章：碳浓缩机制：C4与CAM植物的进化适应 面对RuBisCO的局限性，本章探讨了植物为提高光合效率而演化出的独特策略。详细剖析了C4途径的解剖学基础（科伦兹解剖）和生化分离（PEP羧化酶的作用），及其在高温、强光环境下的优势。接着，对比分析景天酸代谢（CAM）植物如何通过时间上的分离（夜间固定CO2，白天释碳）来应对极端干旱环境。 第十-十章：光呼吸的分子本质与生物学意义 本章聚焦于RuBisCO的氧合副反应——光呼吸（Photorespiration）。详细追踪光呼吸的三个细胞器参与（叶绿体、过氧化物酶体、线粒体）的复杂代谢路径，并讨论了为什么在进化上这一似乎“浪费能量”的过程仍然存在。通过对比C3、C4和CAM植物的碳/氧消耗效率，量化光呼吸对全球植被生产力的影响。 第四部分：光合作用的全球影响与未来展望 第十一章：环境因子对光合作用的限制与胁迫 本章分析了外界环境压力如何影响光合系统的功能。讨论了高温、干旱、盐胁迫以及不同波长的光照（如紫外线）如何导致光抑制和光氧化损伤。详细介绍植物应对这些胁迫时激活的非光化学猝灭（NPQ）机制，以及植物对CO2浓度升高的适应性反应。 第十二章：光合作用与全球碳循环 本章将视角提升至生态系统层面。分析了光合作用作为地球主要碳汇的作用，讨论了全球植被净初级生产力（NPP）的测量方法和变化趋势。探讨了森林、海洋浮游植物在调节大气CO2浓度和气候变化中的关键角色。 第十三章：生物能源与人工光合作用的前沿探索 本章面向未来应用。探讨了如何通过作物育种和遗传工程技术，提高C3作物（如水稻和小麦）的光合效率（“绿色革命2.0”）。深入介绍人工光合作用的研究进展，包括模拟自然光合作用的催化剂设计、二氧化碳还原技术以及高效燃料生成系统的开发，展望其在解决全球能源和气候危机中的潜力。 结语 光合作用是宇宙中最精妙的能量转换艺术。本书旨在为读者提供一个结构化的认知框架，理解从量子物理到生物圈宏观动态的每一个环节，认识到这一基本过程的无与伦比的复杂性、优雅性和对人类生存的决定性意义。

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我不得不承认，这本书的深度绝对不容小觑，它绝非那种泛泛而谈的科普读物，而是深入到了结构表征和功能化应用的“实战”层面。如果你只是想知道碳纳米管“是什么”，翻翻维基百科可能就够了，但如果你想知道“如何制造出具有特定电学或机械性能的管子”，这本书才是你的指路明灯。书中对扫描隧道显微镜（STM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像的解读，简直是教科书级别的范例。我特别欣赏作者在讲解缺陷工程时的那种严谨态度——如何通过引入特定的晶格畸变来激活或抑制某些反应位点。这部分内容需要读者具备一定的材料物理基础，否则可能会有些吃力，但对于研究生或者资深工程师而言，这里面的细节信息价值连城。特别是关于纳米管的力学性能部分，那些关于拉伸强度和杨氏模量的对比分析，让我对这种材料的“超强韧性”有了更具量化的认识。它没有回避实验中的不确定性和挑战，反而坦诚地指出了当前制备技术面临的瓶颈，这种对科学局限性的诚实描绘，反而更增加了全书的可信度。

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这本《碳纳米管与相关结构》的书，坦率地说，简直就是为纳米技术爱好者量身定做的一份详尽的“地图集”。我当初翻开它，是抱着一种既好奇又有些许畏惧的心态的，毕竟这个领域听起来就充满了高深的物理和化学。然而，作者的叙事方式却出人意料地平易近人。他们并没有一上来就扔出一堆复杂的傅立叶变换或者量子隧穿的公式，而是从碳原子如何以一种近乎艺术的排列方式构建出这种令人惊叹的一维材料开始讲起。尤其让我印象深刻的是书中对巴基球（Buckyballs）的介绍，那种对完美几何结构的好奇心和探索欲，被文字描绘得淋漓尽致。书中详细阐述了碳纳米管的分类——单壁与多壁，以及它们在电学性质上的巨大差异。我记得有一章专门讨论了如何通过精确控制生长条件来“调谐”纳米管的导电性，这感觉就像是园丁在精心培育一种能导电的藤蔓。对于任何想从基础层面理解这种“神奇材料”的读者来说，这本书提供了坚实的理论骨架，同时又不失对科学发现背后那份纯粹热情的捕捉。它不仅仅是教科书，更像是一次深入材料科学“心脏”的探险之旅，让人在读完之后，看待日常的碳材料都会多一份敬畏。

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从装帧和排版来看，这绝对是一本可以放在案头随时翻阅的参考工具书。它的索引编排得非常详尽，查找特定的反应条件或特定的结构缺陷类别时，效率极高。我特别赞赏作者在每一章末尾设置的“未来展望”小节，这些总结性的文字往往能提炼出当前领域最活跃的研究热点和最难攻克的难题。例如，在讨论大规模、低成本、高纯度碳纳米管阵列生长时，作者的论述既有对化学气相沉积（CVD）技术的深入剖析，也透露出对新兴电化学沉积方法的关注，展现了作者对整个材料制备技术链条的全面把握。对于我这种经常需要撰写文献综述的科研人员来说，这本书不仅提供了知识，更提供了一个清晰的、结构化的知识框架，帮助我定位和组织我的研究思路。它像一位严谨的导师，在你迷茫时为你指明下一步应该深入钻研的方向，而非仅仅告诉你“已经知道了什么”。

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我是在寻找关于碳纳米管在生物医学领域应用潜力的背景下接触到这本书的。我原本以为它会像大多数物理化学书籍一样，将生物应用部分简单地作为附录草草带过，但《碳纳米管与相关结构》的处理方式完全出乎我的意料。书中专门辟出了一大章来讨论生物相容性、药物输送载体（Drug Delivery Vehicles）的构建，以及它们如何作为生物传感器元件。作者非常细致地分析了表面修饰（Functionalization）对纳米管与细胞膜相互作用的影响，特别是讨论了羧基化和聚合物包覆对细胞毒性的控制策略。这种对安全性和实用性的深入探讨，使得这本书对材料科学家和生物工程师都具有同等的参考价值。更妙的是，它没有停留在理论推导上，而是引用了多项最近的体内外实验数据来佐证其观点，这让那些原本听起来有些科幻的应用场景，变得触手可及，充满了可实现的希望。

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这本书的阅读体验，说实话，有点像是在参加一场由顶尖物理学家主持的学术研讨会，但幸运的是，组织者非常善于使用清晰的图示来辅助复杂的概念。我个人最喜欢的是它对“异质结构”的探讨。现代纳米技术的发展越来越依赖于不同材料的集成，而这本书并没有将碳纳米管孤立地看待，而是探讨了它们如何与石墨烯、二维过渡金属硫化物（TMDs）等其他前沿材料形成异质结。这种跨材料体系的论述，极大地拓宽了我的思路。例如，书中关于管-带界面的电子传输机制分析，深入到了能带错位的细微之处，这对于设计高效的纳米电子器件至关重要。有一点设计上的小瑕疵或许是，部分插图的色彩饱和度略显不足，使得一些三维渲染图的层次感稍弱，需要读者集中注意力去分辨不同原子层的相对位置。不过，瑕不掩瑜，它成功地将分子动力学模拟的结果与实际的宏观性能联系起来，提供了一个从微观到宏观的完整视角。

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不知道为什么会跟碳纳米管结下这种孽缘，不三不四的，真让人难熬。

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