Nano- And Microelectromechanical Systems (Nems and Mems) and Molecular Mac Hines (Materials Research pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Materials Research Society

作者:Buchheit, T. E. 编

出品人:

页数:298

译者:

出版时间:2003-05

价格:USD 103.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781558996786

丛书系列:

图书标签:

• MEMS
• NEMS
• Molecular Machines
• Materials Science
• Nanotechnology
• Microtechnology
• Engineering
• Physics
• Chemistry
• Symposium Proceedings

《纳米与微机电系统（NEMS与MEMS）及分子马赫辛德（材料研究学会研讨会论文集）》——探寻微纳世界的无限可能 在科技飞速发展的今天，人类对物质世界的研究早已超越了宏观尺度的限制，深入到纳米与微观层面，甚至触及到分子层面的精密操控。正是在这样的时代背景下，一本深入探讨纳米与微机电系统（NEMS与MEMS）以及分子马赫辛德（Molecular Mac Hines）的著作应运而生，它犹如一把钥匙，为我们打开了探索微纳世界奥秘的大门，揭示了隐藏在微小尺度下的巨大能量与无限可能。 本书并非一本枯燥的技术手册，而是一次跨越多个学科领域的精彩旅程。它汇聚了材料科学、机械工程、电子工程、物理学、化学以及生物学等多个前沿领域的顶尖研究成果与思想碰撞。通过对NEMS与MEMS技术的深入剖析，本书详细阐述了这些微小器件的原理、设计、制造工艺以及在各个领域的广泛应用，同时也为我们展望了它们未来的发展趋势。而“分子马赫辛德”这一概念的引入，更是将研究的视角推向了更加精细的分子层面，探讨了如何利用分子尺度的特性来构建全新的功能性材料与器件。 第一部分：纳米与微机电系统（NEMS与MEMS）——微观世界的精密舞者 NEMS（Nanoelectromechanical Systems）与MEMS（Microelectromechanical Systems）是当今科技领域最令人兴奋和最具发展潜力的技术之一。它们的核心在于将微小的机械结构与电子元器件集成在同一块芯片上，从而实现对物理世界的精确感知、控制与响应。 基本原理与结构： 本部分将深入浅出地讲解NEMS与MEMS的基本工作原理。从微机械加工技术（如光刻、蚀刻、薄膜沉积）的演进，到各种微型传感器（如加速度计、陀螺仪、压力传感器、生物传感器）和微执行器（如微电机、微泵、微阀）的设计理念，再到它们所依赖的物理效应（如压电效应、静电效应、磁致伸缩效应等），都将进行细致的阐述。本书会重点介绍不同材料（如硅、聚合物、金属、陶瓷）在NEMS/MEMS制造中的优势与劣势，以及如何根据应用需求选择合适的材料体系。 制造工艺的挑战与创新： 制造NEMS/MEMS器件并非易事，其精度要求极高，对工艺的控制也极为严苛。本书将详细介绍当前主流的制造技术，包括体硅工艺、表面硅工艺、LIGA工艺、3D打印技术在微纳尺度上的应用，以及如何克服微纳尺度下因表面效应、量子效应等带来的制造难题。同时，本书也会展望未来可能的制造技术突破，例如原子层沉积（ALD）、纳米压印等，它们有望实现更高集成度、更复杂结构以及更低成本的NEMS/MEMS器件制造。 NEMS/MEMS在各个领域的应用： NEMS/MEMS技术的应用前景极为广阔，本书将通过大量的案例研究，展示它们在不同领域的颠覆性影响： 消费电子： 从智能手机中的传感器（用于姿态感知、游戏控制）到平板电脑的触控屏幕，NEMS/MEMS技术已成为现代消费电子产品不可或缺的一部分。 汽车工业： 汽车安全气囊的加速度计、导航系统中的陀螺仪、发动机控制系统中的压力传感器，以及用于ADAS（高级驾驶辅助系统）的各种传感器，都离不开NEMS/MEMS的支撑。 医疗健康： 微型诊断设备（如微流控芯片用于疾病早期筛查）、药物输送系统、植入式医疗器件、高精度成像设备等，都受益于NEMS/MEMS的微型化和集成化特性。 航空航天： 飞机的姿态控制系统、导航系统、结构健康监测系统，以及无人机的微型化传感器，都对NEMS/MEMS提出了极高的要求。 工业自动化： 高精度的工业传感器、微型执行器以及用于环境监测的微型设备，都在提高工业生产的效率和智能化水平。 科学研究： 在粒子物理、天体物理、材料科学等基础研究领域，NEMS/MEMS器件也发挥着越来越重要的作用，例如作为高精度探测器或微型实验平台。 未来的发展趋势： 本部分将聚焦NEMS/MEMS技术的未来发展方向。例如，如何实现更高集成度的系统级封装（SiP），如何将NEMS/MEMS与人工智能、物联网（IoT）等技术深度融合，以构建更加智能化的感知和控制网络。同时，本书也会探讨如何应对NEMS/MEMS在可靠性、能源消耗、生物兼容性等方面的挑战，以及开发更具可持续性和环境友好性的制造工艺。 第二部分：分子马赫辛德（Molecular Mac Hines）——从原子到功能的跃迁 “分子马赫辛德”这一概念的提出，标志着研究的焦点进一步缩小，进入了分子世界。它关注的是如何设计、合成和操控具有特定功能的分子结构，并将其集成起来，构建出具备宏观可识别功能的“分子机器”或“分子器件”。这是一种将化学、物理和工程学原理融为一体的跨学科研究。 分子机器与分子器件的概念： 本部分将详细介绍分子机器和分子器件的基本概念。它们并非传统意义上的机械装置，而是利用分子间的相互作用、化学反应、构象变化等来实现特定的功能，例如分子开关、分子马达、分子传感器、以及用于信息存储和处理的分子单元。本书将探讨如何通过精确的分子设计，赋予其独特的化学、物理和光学性质，从而实现预期的功能。 分子自组装技术： 分子自组装是构建复杂分子结构和功能性材料的关键技术。本书将深入讲解各种分子自组装的原理和策略，包括模板辅助自组装、溶剂诱导自组装、以及利用各种分子识别机制（如氢键、π-π堆积、范德华力）来引导分子有序排列。通过这些技术，可以实现从原子到分子，再到宏观材料的有序构建。 分子机器的设计与合成： 如何设计一台能够执行特定任务的分子机器？本书将从分子结构与功能的关系入手，介绍分子设计的基本原则，包括功能基团的选择、分子骨架的设计、以及如何利用计算化学工具进行模拟与优化。同时，本书也将探讨各种有机合成方法在分子机器构建中的应用，例如基于金属有机化学、超分子化学、以及生物化学的合成策略。 分子马赫辛德在各个领域的潜在应用： “分子马赫辛德”的研究虽然仍处于相对早期的阶段，但其潜在的应用前景令人振奋： 药物输送与靶向治疗： 设计能够识别并结合癌细胞的分子机器，将其内部的药物精确释放到病灶部位，从而提高治疗效果，降低副作用。 纳米医疗诊断： 开发能够特异性识别疾病标志物的分子传感器，实现疾病的早期、高灵敏度诊断。 分子电子学： 利用分子作为基本单元，构建超小、超低功耗的电子器件，有望实现更高密度的信息存储和更快速的计算。 新型功能材料： 通过分子层面的设计与组装，可以开发出具有特殊光学、电学、磁学、机械学性能的新型智能材料。 催化剂与能源转化： 设计高效的分子催化剂，实现更环保、更高效的化学反应，以及更高效的能源捕获和转化。 分子马赫辛德的挑战与未来展望： 尽管“分子马赫辛德”展现出巨大的潜力，但其发展仍面临诸多挑战，例如分子机器的稳定性和耐久性、如何实现大规模可控的生产、以及如何将其集成到实际应用系统中。本书将探讨这些挑战，并展望未来的研究方向，包括发展更通用的分子设计和合成平台，探索分子机器与NEMS/MEMS技术的融合，以及如何理解和利用更复杂的分子系统。 结论：微纳世界的融合与未来 《纳米与微机电系统（NEMS与MEMS）及分子马赫辛德（材料研究学会研讨会论文集）》并非孤立地探讨两个技术领域，而是强调它们之间的相互促进与融合。NEMS/MEMS技术为分子马赫辛德的构建提供了微纳尺度的平台与支持，例如微流控芯片可以作为分子机器的反应腔，微型传感器可以用于检测分子机器的输出信号。反之，分子马赫辛德的研究也为NEMS/MEMS的创新提供了新的思路和可能性，例如利用分子的特异性识别能力来提高传感器的选择性，或者利用分子马达来驱动微型机械结构。 本书为科研人员、工程师、以及对微纳科学与技术感兴趣的学生提供了一份宝贵的知识财富。它不仅梳理了当前的研究现状，更指引了未来的发展方向，激励着我们不断突破边界，在微观世界的浩瀚海洋中，探索更多未知的领域，创造更多令人惊叹的科技奇迹。阅读本书，你将不仅了解到先进的技术，更能体会到科学探索的魅力，以及人类智慧在操纵物质微观世界的无限潜能。

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