Nano-Engineering in Science and Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Co., Inc.

作者:Michael Rieth

出品人:

页数:164

译者:

出版时间:2003-1-15

价格:USD 32.00

装帧:Paperback

isbn号码:9789812380746

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 催化
• 纳米工程
• 纳米技术
• 科学
• 技术
• 材料科学
• 纳米材料
• 工程学
• 应用科学
• 前沿科技
• 交叉学科

《先进材料的尺度效应与功能化：从原子到宏观系统的设计与应用》 内容简介 本书深入探讨了材料科学领域中，尤其是针对特定尺度效应的调控与功能化所涉及的理论基础、实验方法及其前沿应用。全书内容涵盖了从原子和分子层面精确设计结构到实现特定宏观功能之间的复杂机制，重点关注当前材料科学中最具活力和挑战性的几个方向。 第一部分：基础理论与尺度效应的物理学 本部分首先系统梳理了材料性能与结构尺度之间的内在关联。我们从量子力学的基本原理出发，阐述了在纳米尺度下，电子能带结构、激子行为以及表面效应如何显著偏离体相材料的特性。 第一章：量子尺寸效应与表面能的精确计算 详细介绍了如何利用第一性原理计算方法（如密度泛函理论 DFT）来模拟和预测在极小尺度下（小于 10 纳米）材料的电子结构、态密度以及表面吸附能的变化。重点讨论了如何通过精确控制晶面取向和表面重构来调控材料的催化活性和电子传输特性。内容涉及量子点、二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的能带结构计算与实验验证。 第二章：介观结构中的热、电、光传输机制 聚焦于介观尺度（1 纳米到 100 纳米）材料中传输现象的特殊性。在热传输方面，深入分析了声子散射机制在低维结构中的增强效应及其在热电材料性能优化中的作用。在电传输方面，讨论了缺陷工程对载流子迁移率的影响，以及量子隧穿效应在新型器件中的应用潜力。光学方面，详述了局域表面等离子体共振（LSPR）的理论基础及其在传感和光捕获中的应用。 第二部分：新型结构构建与自组装技术 本部分着重于描述实现先进功能所需的精密结构构建技术，特别是如何利用化学、物理和生物学方法诱导材料进行有序自组装。 第三章：分子自组装的驱动力与精确控制 探讨了范德华力、氢键、π-π 堆叠以及静电相互作用等非共价键合在构建有序超分子结构中的关键作用。详细介绍了模板辅助组装、溶剂热法以及微流控技术在控制纳米颗粒形貌、尺寸分布和空间排列上的最新进展。内容包括液晶材料、肽段自组装水凝胶以及嵌段共聚物的相分离行为。 第四章：复杂三维多孔材料的合成与表征 系统介绍了合成具有高比表面积和可控孔隙结构的材料，如金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）和介孔硅材料（MCMs）。着重分析了这些材料的孔径分布、拓扑结构对气体吸附、分离和催化反应效率的影响。高分辨电子显微技术（TEM/STEM）在孔道结构解析中的应用是本章的重点。 第五章：界面工程与异质结的构建 界面是决定复合材料或异质结构性能的决定性因素。本章深入分析了不同材料界面处的能级匹配、电荷转移动力学以及应力/应变分布。重点阐述了通过原子层沉积（ALD）和分子束外延（MBE）等技术实现原子级界面控制，以优化光电器件中的电荷分离效率和电池中的电极/电解质界面的稳定性。 第三部分：功能化与前沿应用探索 本部分将理论与结构控制的成果转化为实际应用，涵盖了在能源、环境和生物医学领域中最具前景的方向。 第六章：高效催化剂的活性位点设计 探讨了如何通过精确调控纳米催化剂的电子结构和几何构型，来优化反应能垒和提高选择性。内容包括单原子催化剂（SACs）的合成策略、纳米片边缘效应的利用，以及负载型催化剂中的载体-活性物种间的强相互作用（SMSI）。案例分析聚焦于二氧化碳还原、析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR）中的最新突破。 第七章：智能响应型与自修复材料系统 介绍了一类能够对外界刺激（如 pH 值、温度、光照或电场）做出可逆响应的智能材料。详细描述了基于形状记忆聚合物、电活性水凝胶和光控分子开关的机理。此外，还深入探讨了微胶囊封装技术、基元损伤识别与修复机制在提高材料长期服役可靠性方面的进展。 第八章：纳米生物医学的跨界应用 本章聚焦于利用精密结构控制的纳米材料在生物医学领域中的应用潜力。涵盖了靶向药物递送系统的设计原理，如基于 pH 敏感性释放和光热疗法（PTT）的纳米载体。此外，还讨论了基于纳米材料的生物成像探针的开发，以及它们在分子水平上与生物大分子相互作用的动力学研究方法。 全书旨在为材料科学家、化学家、物理学家以及工程师提供一个全面而深入的视角，理解如何通过对材料尺度的精细调控，解锁前所未有的功能，推动下一代科学技术的发展。 本书特色： 深度交叉融合： 结构性地整合了凝聚态物理、无机化学、高分子科学和材料工程的最新研究成果。 强调机理阐释： 侧重于解释“为什么”在特定尺度下会产生特定的物理或化学行为，而非仅仅罗列现象。 面向前沿挑战： 聚焦于当前材料研究中尚未完全解决的瓶颈问题，如界面稳定性、长效催化活性和生物相容性。

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这本书的魅力在于它的“哲学思辨性”。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于人类如何通过精细调控物质来重塑未来的宣言。**《<书名>》**的行文风格带着一种宏大的叙事感，不着痕迹地将读者的注意力从具体的晶格结构，提升到对材料本质的思考上。我特别喜欢其中关于“可控性”和“随机性”之间辩证关系的论述，这种高屋建瓴的视角让我对这个领域产生了更深层次的敬畏。作者仿佛在挑战我们传统的认知框架，告诉我们，在更小的尺度下，我们对世界的“掌控”远比想象中复杂且有趣。阅读过程中，我常常会产生一种“醍醐灌顶”的感觉，仿佛很多零散的知识点突然被一个巨大的网格串联了起来。这种高度的概括能力和前瞻性，使得这本书的价值远远超越了其作为一本专业参考书的定位，它更像是一份对未来十年科技发展的路线图预演。

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老实说，当我拿到这本**《<书名>》**时，心里是抱有一丝怀疑的。市面上关于前沿科技的书籍汗牛充栋，很多都停留在概念的表面，或者为了追求新颖而牺牲了内容的深度。然而，这本书完全颠覆了我的固有印象。它的论证过程严谨得近乎偏执，每一个结论的得出都有详实的数据和理论支撑，这对于追求精确性的读者来说，简直是一种享受。我最欣赏它的一点是，它大胆地将跨学科的视角融入进来，比如在讨论某一特定制造工艺时，它会不经意地引入一些化学反应动力学的基础原理，这种融会贯通的处理方式，极大地拓宽了我的思维边界。这本书的写作风格趋向于一种冷静的学术陈述，但语言组织却极其讲究韵律感和节奏感，读起来虽然需要全神贯注，但那种智力被充分挑战和满足的感觉，是其他书籍难以比拟的。它不是一本可以轻松“刷完”的书，更像是一部需要反复研读、时常停下来思考和记录的工具书。

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从纯粹的阅读体验角度来说，**《<书名>》**是一次相当“硬核”的挑战，但绝对是物有所值的。它的结构组织非常独特，没有采用传统的章节划分，而是更侧重于围绕核心科学问题展开深入探讨。这种“问题驱动”的叙事方式，使得每一次翻阅都能带着新的目标和疑问进入，从而获得不同的理解层次。书中对实验技术和表征方法的介绍，细致到了操作层面的考量，这对于希望从理论走向实践的研究人员来说，是无价的财富。特别是关于数据处理和结果验证的部分，作者给出的标准非常高，体现了严谨的科学态度。这本书的语言虽然是高度专业化的，但其内在的逻辑推导如同一部精密的机械装置，每一个齿轮的咬合都清晰可见，节奏紧凑，毫不拖泥带水。它要求读者付出相应的智力投入，但回报是扎实的、可迁移的知识体系构建。读完后，感觉自己的“科学素养”被整体提升了一个档次。

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我的专业背景与此书的主题稍有偏离，原本是抱着“了解一下新趋势”的心态随便翻阅的，没想到**《<书名>》**竟然成了我近期工作效率的催化剂。它对系统集成和功能化设计部分的描述，简直是教科书级别的范本。作者仿佛拥有一个上帝视角，能清晰地看到整个技术链条上的关键瓶颈和未来的发展方向。书中对不同尺度下相互作用力的细致梳理，帮助我重新审视了我目前工作中遇到的一个棘手的问题——那些微小的环境干扰是如何被放大并影响到最终性能的。我发现，作者对细节的捕捉能力达到了令人发指的程度，比如对于表面能和界面效应的探讨，书中给出的模型简洁而强大，足以立刻应用到我的项目模拟中去。这本书真正做到了理论指导实践，而不是空谈理论。唯一的小小遗憾是，由于内容过于前沿和密集，一些基础知识的铺垫略显简略，对于完全零基础的读者，可能需要先补充一些背景知识才能更好地消化吸收其精髓。

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这本**《<书名>》**实在是让人眼前一亮！我刚翻开几页，就被作者那种深入浅出的叙事方式深深吸引住了。它没有像我预期的那样，一上来就堆砌那些晦涩难懂的专业术语，而是更像一位经验丰富的向导，耐心地引导着读者穿越一片看似复杂实则井然有序的知识海洋。书中的案例分析尤其精彩，每一个技术点的剖析都结合了前沿的实际应用，让我这个对这个领域抱有好奇心的“门外汉”也能大致把握住其核心脉络。特别是关于材料结构在宏观性能调控中的作用那一部分，作者用极其生动的比喻，将纳米尺度的精妙设计与最终产品的卓越表现紧密地联系起来，读起来酣畅淋漓，完全没有传统教科书的那种枯燥感。我尤其欣赏的是，它并未止步于介绍“是什么”，而是花费了大量篇幅去探讨“为什么会这样”，这种探究精神极大地激发了我进一步学习的欲望。这本书的排版设计也十分人性化，图文并茂，逻辑结构清晰，即便是面对如此深奥的课题，阅读体验也保持着极高的流畅性。

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量子力学计算主要的问题就是降低位形空间的维数，也就是多体问题的解决

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