Molecular Inclusion and Molecular Recognition. Clathrates I pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Weber, Edwin 编

出品人:

页数:171

译者:

出版时间:1987-4-6

价格:USD 90.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540173076

丛书系列:

图书标签:

• Molecular Inclusion
• Molecular Recognition
• Clathrates
• Host-Guest Chemistry
• Supramolecular Chemistry
• Crystal Engineering
• Inclusion Compounds
• Chemical Physics
• Materials Science
• Coordination Chemistry

晶体学、超分子化学与材料科学的交汇点：洞悉分子世界的奥秘 本书并非一本探讨“分子包合物与分子识别”以及“笼形合物 I”这两个特定主题的著作，而是从更宏观、更基础的层面，深入剖析物质构成、结构演化以及分子间相互作用的普遍规律。我们将目光投向晶体学、超分子化学以及材料科学这三大相互关联的学科领域，通过揭示它们的核心概念、基本原理和前沿进展，来展现我们理解和操纵分子世界的能力如何不断演进，并为创造新型功能材料奠定坚实的基础。 第一部分：晶体学的宏伟叙事——秩序的语言，结构的基石 晶体学，作为研究固体物质内部原子或分子三维有序排列规律的科学，是理解物质形态和性质的起点。在本部分，我们将首先追溯晶体学的发展历程，从早期的几何学观察到现代的X射线衍射、中子衍射和电子衍射等精密表征技术。我们将详细阐述晶体学中的基本概念，例如晶格、晶胞、晶面、晶带等，并深入理解这些抽象概念如何具体地描述出物质的微观结构。 对称性与分类： 对称性在晶体学中扮演着至关重要的角色。我们将系统地介绍晶体中的对称元素（如对称轴、对称面、对称中心）和对称操作，进而引出32种空间点群和230种空间群的分类体系。这套体系不仅是描述晶体结构的强大工具，更是理解晶体结构与性能之间内在联系的关键。我们将通过具体的例子，阐释不同对称性的晶体所呈现出的独特物理化学性质。 衍射技术与结构解析： 现代晶体学的基石在于衍射技术。我们将详细讲解X射线衍射的原理，包括布拉格定律的推导及其应用，以及如何通过分析衍射图样来确定晶体结构。同时，我们也会触及中子衍射和电子衍射的特点及其各自的优势，例如中子衍射在识别轻原子和磁性结构方面的独特能力。结构的解析过程，从数据采集到电子密度图的构建，再到原子坐标的精确定位，将作为一个完整的流程被深入剖析。 晶体缺陷与性能： 理想的晶体结构在现实中往往伴随着各种缺陷，如空位、填隙原子、取代原子、位错和层错等。这些缺陷并非总是负面的，相反，它们常常是影响材料宏观性能的关键因素。我们将探讨不同类型晶体缺陷的形成机制，以及它们如何影响材料的力学性能、电学性能、光学性能和化学反应活性。例如，晶体缺陷在半导体器件、催化剂和光学材料中的作用将作为重点进行讨论。 非晶态与准晶： 尽管本书主要关注有序的晶体结构，但理解非晶态（如玻璃）和准晶态（具有长程有序但非周期性排列的结构）的特性，有助于我们更全面地认识物质的固态形态。我们将简要介绍这些特殊物相的结构特点和形成原因，以及它们与传统晶体在性质上的差异。 第二部分：超分子化学的精巧编织——分子间的对话，功能的源泉 超分子化学，作为一门研究构成超分子体系的分子单元之间的非共价相互作用（如氢键、范德华力、π-π堆积、静电相互作用等）以及这些相互作用如何驱动形成具有特定结构和功能的宏观集合体的学科，为我们提供了一种全新的视角来理解物质世界的复杂性。在本部分，我们将深入探讨超分子化学的核心概念，并展示其在设计和构建具有特定功能的分子系统中的强大应用。 识别与选择性： 分子识别，即特定分子之间相互作用的亲和性和选择性，是超分子化学的灵魂。我们将详细介绍各种分子识别机制，包括主客体化学、模板效应、分子自组装等。例如，酶催化中的底物识别、免疫系统中抗原-抗体结合、以及人工受体对特定离子的结合，都将作为生动案例来说明分子识别的原理和重要性。 自组装的艺术： 分子自组装是指分子在特定条件下，通过分子间的非共价相互作用，自发地组织成有序的宏观结构的过程。我们将探索不同驱动力的自组装，例如液晶、胶束、囊泡、凝胶、金属-有机框架（MOFs）以及共价有机框架（COFs）的形成。这些自组装体具有独特的结构和功能，在药物递送、传感、分离和催化等领域展现出巨大的潜力。 超分子聚合物与动态共价化学： 超分子聚合物是利用非共价相互作用形成的链状结构，其可逆性赋予了它们独特的响应性和可修复性。我们将探讨超分子聚合物的构建策略，以及其在智能材料、自修复材料和可编程材料中的应用。此外，动态共价化学，即通过可逆的共价键形成来构建超分子结构，也将作为一种强大的工具被介绍，其在构建可响应性和可重构性材料方面的重要性不言而喻。 超分子功能体系： 本部分还将聚焦于超分子化学在设计和构建具有特定功能的体系中的应用，例如： 分子机器与开关： 利用分子间的相互作用来驱动分子结构的运动和变化，从而实现信息输入和输出。 分子传感： 设计能够特异性识别和响应特定分析物的超分子系统，用于检测化学物质、生物分子或物理信号。 超分子催化： 利用超分子主体结构来稳定过渡态或定位反应物，从而提高催化效率和选择性。 仿生体系： 借鉴生物体内发生的超分子过程，设计人工的仿生材料和系统，例如模拟光合作用、DNA复制等。 第三部分：材料科学的创新驱动——从分子到宏观，功能的设计与实现 材料科学，作为一门研究材料的结构、性能、加工和应用的交叉学科，是连接基础科学与工程技术的桥梁。在本部分，我们将从晶体学和超分子化学的原理出发，探讨如何利用这些知识来设计、合成和开发新型功能材料。 结构-性能关系： 深刻理解物质的微观结构（原子排列、缺陷、分子组装方式）与其宏观性能（力学、热学、电学、磁学、光学等）之间的定量关系，是材料科学的核心。我们将通过一系列实例，展示如何通过调控材料的结构来优化其性能，例如通过改变晶体晶面取向来影响材料的强度，或通过改变分子自组装的模式来影响材料的光学性质。 晶体工程与分子设计： 晶体工程是指通过控制结晶过程来获得具有特定晶体结构和性质的材料。我们将讨论如何利用共晶、盐型固相、分子包合物等策略来调控目标分子的结晶行为。同时，分子设计，即根据目标性能反向设计分子的结构和组成，将作为一种重要的设计理念被强调。 新型功能材料的开发： 先进陶瓷与复合材料： 结合晶体学和材料设计原理，开发具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能的陶瓷材料和复合材料。 有机电子材料： 利用有机分子的π电子体系和分子间相互作用，设计和合成用于有机发光二极管（OLEDs）、有机太阳能电池（OSCs）、有机场效应晶体管（OFETs）等器件的材料。 纳米材料与量子点： 探索尺寸效应和表面效应在纳米尺度下带来的独特性能，以及如何利用这些特性开发新型催化剂、传感器和生物医学材料。 智能材料与响应性材料： 基于超分子化学的自组装和分子识别原理，设计能够感知外部刺激（如温度、光、pH、电场）并作出响应的材料，如形状记忆合金、光致变色材料、pH响应性聚合物等。 材料表征与性能评价： 除了结构表征技术，我们还将介绍用于评估材料宏观性能的各种实验方法，例如力学测试、电学测量、光谱分析、热分析等。理解这些评价方法对于验证材料设计和开发成果至关重要。 总结展望： 通过对晶体学、超分子化学和材料科学这三大领域的深入探索，本书旨在为读者构建一个理解物质世界的宏观框架。我们强调的是，这三大领域并非孤立存在，而是相互渗透、相互促进的。晶体学为我们提供了认识物质基本结构的语言，超分子化学揭示了分子间相互作用的精妙设计，而材料科学则将这些基础知识转化为能够解决现实世界问题的创新解决方案。 本书所探讨的原理和方法，不仅适用于理解已有的材料和现象，更重要的是，它们为我们提供了探索未知、创造未来的强大工具。从基础研究到应用开发，从微观世界的精细调控到宏观体系的系统设计，我们都在不断突破能力的边界。随着科学技术的飞速发展，我们有理由相信，对分子世界的更深层理解将持续推动材料科学的进步，从而为人类社会的可持续发展带来更多可能。这本书所涵盖的内容，正是这场激动人心科学探索的基石和缩影。

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