Physics, Chemistry and Application of Nanostructures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Borisenko, Victor E. (EDT)/ Gurin, V. S. (EDT)/ Gaponenko, S. V. (EDT)

出品人:

页数:643

译者:

出版时间:2009-5

价格:$ 202.00

装帧:

isbn号码:9789814280358

丛书系列:

图书标签:

• 纳米结构
• 物理
• 化学
• 应用
• 纳米材料
• 纳米技术
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 表面科学
• 纳米器件

纳米科学的奇迹：从基础到前沿应用 本书将带您踏上一段探索物质微观世界的迷人旅程，深入了解纳米结构的迷人领域。从原子和分子的基本相互作用，到超越传统物理学和化学范畴的现象，我们揭示了尺寸在纳米尺度（十亿分之一米）下如何引发令人惊叹的物质属性变化。 第一部分：纳米世界的基石 我们将从扎实的基础知识出发，为您的纳米科学探索之旅奠定坚实的基础。 原子与分子尺度： 回顾原子结构、化学键的形成以及分子间的相互作用，这是理解更复杂纳米结构的基础。我们将重点关注那些在纳米尺度下表现出独特行为的元素和化合物。 量子力学入门： 深入浅出地介绍量子力学中的关键概念，如量子叠加、量子隧穿和量子纠缠。这些非经典的物理原理是解释纳米材料异常特性的关键。我们将通过直观的类比和简化的模型，帮助读者理解这些抽象概念。 表面与界面科学： 探索材料表面和界面在纳米尺度上的重要性。我们将讨论表面能、表面吸附、催化以及这些因素如何影响纳米结构的形成和功能。 统计物理与热力学： 理解在有限尺寸下，热力学和统计物理学原理的应用。我们将探讨纳米结构的相变、扩散以及能量的传递方式，这些都与宏观尺度存在显著差异。 第二部分：纳米结构的构建与表征 一旦我们理解了纳米世界的基本规则，我们将转向如何制造和研究这些微小结构。 自组装原理： 深入研究分子自组装这一强大的纳米结构构建策略。我们将探讨各种驱动自组装的力，如范德华力、氢键和静电相互作用，并展示如何利用这些力来创造有序的纳米材料。 化学合成方法： 详细介绍多种化学合成纳米结构的技术，包括： 湿化学法： 如溶胶-凝胶法、微乳液法、水热/溶剂热法，适用于制备纳米颗粒、纳米线和纳米管。 气相沉积法： 如化学气相沉积 (CVD) 和物理气相沉积 (PVD)，常用于制备薄膜和纳米涂层。 模板法： 利用预先制备好的模板来引导纳米结构的形成，实现精确的尺寸和形状控制。 物理制备技术： 介绍机械法（如球磨）、电化学法以及高温烧结等物理方法在制备纳米材料中的应用。 先进表征技术： 掌握识别和分析纳米结构的关键工具： 电子显微镜： 扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM)，提供纳米结构的形态学和原子级分辨率成像。 原子力显微镜 (AFM)： 探测纳米结构的表面形貌、高度信息以及局部力学和电学性质。 X射线衍射 (XRD)： 分析纳米材料的晶体结构、晶粒尺寸和相组成。 光谱学技术： 如紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱、红外光谱和X射线光电子能谱 (XPS)，揭示纳米材料的电子结构、化学组成和表面化学状态。 比表面积分析： 如BET法，测量纳米材料的比表面积，这是影响其催化和吸附性能的重要参数。 第三部分：纳米结构的前沿应用 本书的第三部分将把我们的目光投向纳米科学在现实世界中的巨大潜力，展示纳米结构如何革新各个领域。 纳米电子学与信息技术： 超越摩尔定律： 探索基于纳米结构的下一代晶体管、存储器和逻辑器件，以及它们在提高计算速度和缩小设备尺寸方面的作用。 量子计算： 介绍利用量子比特（如量子点、超导电路）实现量子计算的最新进展，以及纳米科学在构建和控制量子比特中的核心地位。 高密度数据存储： 研究纳米磁性材料在开发更高密度、更快速的存储介质方面的潜力。 纳米医学与生物技术： 靶向药物递送： 设计纳米载体（如脂质体、聚合物纳米粒子、金属纳米颗粒）以精确地将药物输送到病灶部位，提高疗效并减少副作用。 疾病诊断与成像： 开发纳米探针和纳米造影剂，用于早期疾病检测、体内成像以及生物标志物的精确识别。 再生医学： 利用纳米材料构建支架，促进组织修复和再生，例如用于骨骼、软骨和神经修复。 抗菌材料： 探索纳米银、氧化锌等纳米材料的抗菌性能，用于医疗器械、敷料和食品包装。 新能源技术： 太阳能电池： 研究量子点、钙钛矿纳米材料等在提高太阳能转换效率、降低成本方面的作用。 储能技术： 纳米材料在锂离子电池、超级电容器中的应用，以提高能量密度、功率密度和循环寿命。 催化与氢能： 纳米催化剂在提高化学反应效率、促进氢气生产和储存中的关键作用。 先进材料与制造： 纳米复合材料： 通过将纳米材料添加到聚合物、陶瓷或金属基体中，制备具有优异力学、热学或电学性能的新型复合材料。 自修复材料： 设计能够自主检测和修复损伤的纳米结构材料，延长产品使用寿命。 智能材料： 开发响应外部刺激（如温度、光、电场）而改变性能的纳米材料，应用于传感器、执行器等领域。 3D打印与增材制造： 纳米材料在精密3D打印中的应用，实现微小结构和复杂器件的制造。 环境科学与可持续发展： 水净化： 利用纳米吸附剂、纳米膜和纳米催化剂去除水中的污染物和重金属。 空气污染控制： 纳米催化剂在汽车尾气净化和工业废气处理中的应用。 环境监测： 开发基于纳米传感器的灵敏、快速的污染物检测技术。 本书的每一个章节都将力求内容详实，并通过丰富的案例研究和最新研究成果来佐证理论。我们希望通过这本书，能够激发读者对纳米科学的浓厚兴趣，并为纳米技术未来的发展提供深刻的见解和广阔的视野。无论您是学生、研究人员还是对科技前沿充满好奇的爱好者，都能在这本书中找到属于您的精彩。

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这本书的语言风格非常古朴、严谨，与其说是现代的科普读物，不如说更接近于一本经典的、经得起时间考验的教材。它的叙述方式非常内敛，很少使用那种浮夸的、夸张的形容词来烘托气氛，完全依靠事实和逻辑链条来构建知识体系。这一点非常适合那些追求学术精确性的读者。比如，书中对于布朗运动在纳米颗粒分散体系中的作用的阐述，引用的经典文献和推导过程，一丝不苟，每一个变量的引入都有明确的物理意义界定。这让我在回顾经典物理原理时，有了一种重温经典教科书的踏实感。然而，这种过度严谨也带来了一个小小的副作用——对于那些希望快速了解当前研究热点和产业化前景的读者来说，阅读速度可能会比较慢。信息的密度极高，需要反复咀嚼才能完全消化。它更像是一部需要带着笔记本去细读的工具书，而不是可以轻松翻阅的休闲读物。对于自学者而言，可能需要配合更多的可视化资料来辅助理解那些高度抽象的结构描述。

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这本书的封面设计倒是挺吸引眼球的，那种深邃的蓝色调配上一些科技感的线条，让人一眼就能感受到它在探讨高精尖的领域。我本来以为它会是一本非常晦涩难懂的理论著作，毕竟“纳米结构”这个词听起来就足够吓人。但翻开第一章，作者的处理方式就显得非常巧妙。他们没有直接抛出复杂的数学公式，而是从宏观的材料科学背景入手，循序渐进地引导读者进入微观世界的奇妙旅程。特别是关于半导体纳米晶体的讨论，作者用了很多生动的比喻，比如将量子点比作“可以调节颜色的微型灯泡”，这极大地降低了初学者的入门门槛。我记得有一部分内容详细讲解了表面能对纳米粒子形貌演变的影响，那种从热力学角度剖析结构稳定性的论述，逻辑严密却又不失文采。阅读过程中，我常常能感觉到作者在力求平衡理论深度与可读性之间，这对于那些既想打好基础又希望了解前沿应用的工程师和研究生来说，无疑是非常友好的。总的来说，这本书在结构组织上展现了极高的专业素养，它仿佛是一座精心搭建的阶梯，让人能够一步步稳健地攀登到纳米科学的知识高地，而不是被陡峭的悬崖吓退。

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我主要关注的是这本书中关于特定功能性纳米材料的应用部分，坦白说，这块内容给我带来了不少启发，但也发现了一些可以改进的地方。比如，在讨论到催化剂领域时，作者详细介绍了负载型纳米催化剂的制备方法和活性位点分析，数据引用相当新颖，尤其是一些近三年的顶级期刊文献被整合得非常好。然而，在介绍到等离子体增强的化学反应时，虽然理论框架搭建得不错，但对于实验操作过程的细节描述略显不足。很多实验室的实际操作中，反应温度的精确控制、气氛的纯净度对纳米结构演变的影响，书中只是点到为止。我个人感觉，如果能增加一到两个“实验陷阱”或“关键优化点”的注释，这本书的实用价值会大大提升。另外，对于能源存储器件中纳米结构电极材料的循环稳定性问题，作者的分析停留在材料本身的本征性质上，对于电解液/电极界面的副反应导致的失效机制探讨得不够深入，这在实际应用中往往是限制寿命的关键瓶颈。希望未来版本中，能加入更多来自工程应用层面的“血泪教训”和解决策略，让理论与实践的连接更加紧密。

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我不得不承认，这本书的作者在整合不同学科知识方面的能力令人印象深刻。它成功地架设了物理学、化学以及材料工程学之间的桥梁。例如，在探讨量子限制效应时，作者不仅从薛定谔方程的角度给出了严格的数学描述，还立刻转换视角，用化学键合的角度解释了能带结构的改变如何影响材料的光吸收和发射特性。这种跨学科的思维方式，对于我这种主要背景偏向化学的读者来说，打开了一扇新的大门。尤其是在纳米生物医学领域的应用章节，作者没有简单地罗列材料，而是深入分析了生物相容性、体内降解速率以及靶向性药物递送系统的设计原理，这些内容明显融合了生物动力学和药物输送的知识体系。这种深度融合而非简单的拼凑，使得该书的论述具有非常强的说服力。如果说有什么遗憾，那就是在计算模拟方法的介绍上，相对而言篇幅略短，没有充分展示现代计算化学在预测纳米结构性能方面的强大潜力，这在当今的研究范式中，是一个不可忽视的重要维度。

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从排版和校对的角度来看，这本书的质量是相当高的，这在学术专著中并非总是能保证的。纸张的质感很好，即便是大量使用高分辨率的透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）图像，图像的清晰度和灰度过渡也保持了很高的水准，这对于辨别纳米结构的细节至关重要。字体选择和行间距的设计也相当舒适，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显低于阅读其他一些排版拥挤的专业书籍。我可以清晰地追踪到那些复杂的化学反应式和晶格结构图，没有出现明显的错位或模糊。唯一的瑕疵可能在于，某些非常复杂的能量势垒图或能带结构示意图，如果能附带一个更详尽的图注或解释性文字，可能在初次接触时会更友好一些。总体而言，出版方对这本书的制作投入了极大的心力，呈现出了一种令人愉悦的阅读体验，这在很大程度上提升了学习的效率和专注度，使得枯燥的专业学习过程也变得不那么乏味。

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