Frontiers of Molecular Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:Laane, Jaan 编

出品人:

页数:740

译者:

出版时间:2008-10-24

价格:USD 121.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444531759

丛书系列:

图书标签:

分子光谱学
光谱分析
分子结构
振动光谱
转动光谱
电子光谱
拉曼光谱
红外光谱
紫外-可见光谱
光谱技术

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具体描述

Much of what we know about atoms, molecules, and the nature of matter has been obtained using spectroscopy over the last one hundred years or so. In this book we have collected together twenty chapters by eminent scientists from around the world to describe their work at the cutting edge of molecular spectroscopy. These chapters describe new methodology and applications, instrumental developments, and theory which is taking spectroscopy into new frontiers. The range of topics is broad. Lasers are utilized in much of the research, but their applications range from sub-femtosecond spectroscopy to the study of viruses and also to the investigation of art and archeological artifacts. Three chapters discuss work on biological systems and three others represent laser physics. The recent advances in cavity ringdown spectroscopy (CRDS), surface enhanced Raman spectroscopy (SERS), two-dimensional correlation spectroscopy (2D-COS), and microwave techniques are all covered. Chapters on electronic excited states, molecular dynamics, symmetry applications, and neutron scattering are also included and demonstrate the wide utility of spectroscopic techniques.

* provides comprehensive coverage of present spectroscopic investigations

* features 20 chapters written by leading researchers in the field

* covers the important role of molecular spectroscopy in research concerned with chemistry, physics, and biology

分子光谱前沿：一部聚焦生命科学与材料科学应用的综合性著作本书旨在为化学、物理、生物学以及材料科学领域的专业人士和高级研究生提供一个全面而深入的视角，探讨现代光谱技术在复杂分子体系研究中的前沿应用与最新发展。全书摒弃了对传统理论的冗余回顾，而是将核心篇幅聚焦于那些推动学科边界、具有实际应用价值的前沿方法学和创新性案例研究。第一部分：超快动力学与时间分辨技术的新纪元本部分深入剖析了飞秒和阿秒光谱技术如何揭示分子过程的瞬时动态，这是理解化学反应机理和能量转移路径的关键。第一章：超快激光源与探测技术的新突破本章首先概述了当前先进的超快激光系统，如宽带光源、高次谐波产生（HHG）的最新进展，以及它们在实现更短脉冲宽度（亚十飞秒）方面的工程挑战与解决方案。重点讨论了如何利用泵浦-探测（Pump-Probe）技术捕捉分子在激发态下的弛豫、异构化和电荷转移过程。特别关注了二维电子光谱（2DES）在解析多态分子体系中能量转移路径中的应用，包括其在解析光合作用初级步骤中的不可逆性与相干性维持机制方面的最新成果。第二章：阿秒脉冲在电子动力学中的应用阿秒物理学的崛起为直接观测电子运动提供了可能。本章详细阐述了如何利用阿秒脉冲对原子和分子内价电子的重新排列进行“快门式”捕捉。探讨了场辅助电离（Attosecond Streaking）和电场取样（Attosecond Gating）等核心技术如何用于测量电子隧穿时间、内壳层激发及其在原子尺度上的动态行为。应用案例聚焦于理解光催化剂表面的电子注入过程及其时间尺度。第二部分：高分辨率与多维谱学的深度解析能力本部分着眼于如何通过增加谱学的维度和分辨率，来解耦复杂混合物中的单个分子信息，并揭示分子间相互作用的细微差别。第三章：高分辨固体状态NMR在复杂体系中的应用尽管分子光谱学传统上更侧重于溶液态，但固体状态核磁共振（ssNMR）已成为研究膜蛋白、纤维状聚集体和非晶态材料的关键工具。本章重点介绍了动态核极化增强（DNP）技术如何极大地提高信噪比，使得在生理相关条件下研究宏观尺度生物分子复合物成为可能。深入分析了如何利用二维和三维魔角旋转（MAS）技术，解析蛋白质的侧链取向、氢键网络以及在固体基质中的结构异质性。第四章：二维红外光谱（2D-IR）与非线性拉曼光谱 2D-IR谱学已被公认为探究蛋白质二级结构动力学和溶剂环境影响的强大工具。本章详细介绍了如何利用不同振动模式的耦合，实时监测肽链折叠、水分子重排对生物活性位点的影响。同时，本章还涵盖了受激拉曼散射（SRS）显微镜和超拉曼技术，这些技术允许在亚细胞水平上实现高空间分辨率的振动成像，为活细胞内脂质分布和代谢物示踪提供了无标记的解决方案。第三部分：光谱学与计算方法的深度融合本部分探讨了理论计算如何指导实验设计，以及先进的机器学习技术如何加速高维光谱数据的解释。第五章：从头算（Ab Initio）方法与光谱预测本章不再停留在基态势能面的计算，而是深入讨论了如何利用时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）和耦合簇（CC）方法来精确预测激发态光谱，如吸收、荧光量子产率和非线性响应。重点讨论了弥补TD-DFT在描述电荷转移（CT）态缺陷的先进理论模型，例如混合密度泛函和包含明确溶剂化作用的量子化学方法。第六章：机器学习与高维光谱数据挖掘随着实验数据的维度和复杂性爆炸式增长，数据处理已成为瓶颈。本章介绍了如何应用主成分分析（PCA）、独立成分分析（ICA）以及深度学习模型（如卷积神经网络，CNN）来自动识别和分离复杂混合物中的光谱成分，并预测结构参数。讨论了如何利用主动学习策略（Active Learning）指导实验人员选择最具信息量的光谱采集参数，从而优化实验流程，实现“智能谱学”。第四部分：前沿应用：生物医学成像与环境监测本部分展示了上述光谱技术在解决现实世界重大问题中的突破性应用。第七章：分子探针与生物成像的精确化本章聚焦于新型分子探针的设计与应用。探讨了如何设计对特定离子、pH梯度或氧化还原电位敏感的荧光和拉曼探针，并利用双光子激发和光声成像技术，实现对活体组织深层结构和功能的可视化。案例研究包括对神经元兴奋性动态变化的实时监测，以及利用近红外（NIR）光谱区分癌变组织与正常组织。第八章：环境与材料科学中的痕量分析本书最后一部分转向宏观应用。讨论了如何利用痕量气体分析技术，如可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）和表面增强拉曼散射（SERS），来实现对环境污染物（如挥发性有机化合物VOCs）的超灵敏检测。在材料科学方面，探讨了如何利用光谱技术（如X射线吸收精细结构XAFS）来解析多相催化剂的表面结构和电子态，以指导下一代能源转化材料的开发。全书结构旨在形成一个从基础原理（时间尺度与维度）到理论支撑（计算与AI）再到实际应用（生物与环境）的完整逻辑链条，确保读者能够全面把握当前分子光谱学研究的前沿脉络与未来发展方向。