Chemistry for the 21st Century pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Keinan

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:

价格:$ 80.00

装帧:Pap

isbn号码:9783527302352

丛书系列:

图书标签:

化学
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具体描述

Here, numerous winners of the Wolf prize from all chemical disciplines provide an overview of the new ideas and approaches that will shape this dynamic science over the forthcoming decades and so will have a decisive influence on our living conditions. This glimpse of the future is naturally based on the findings granted us by the rapid increase in chemical research during the 20th century. It may be said that a silent "revolution" took place, the positive results of which are still not fully predicted. For example, chemists in research laboratories nowadays are able to develop drugs in increasingly short times to treat diseases once thought incurable. They can design new materials that withstand extreme conditions, and predict the properties of compounds that no one has even seen yet. In this exceptional book those breakthroughs of modern chemistry are illustrated and explained by leading scientists. It stems from the high-quality papers given at the prestigious ceremony to accompany the presentation of the 20th Wolf Prize. It is an extraordinary source for every chemist in industry and academia to get an overview of the highlights of modern chemistry.

《超越原子：现代化学的疆域与未来》一本深入探索21世纪化学核心概念、前沿突破与社会影响的权威指南在人类对物质世界理解的宏伟史诗中，21世纪标志着一个全新的纪元。化学——这门连接着原子、分子与宏观世界的科学——正以前所未有的速度和深度重塑着我们的生存环境、技术边界乃至生命本质。《超越原子：现代化学的疆域与未来》并非对既有化学知识的简单回顾，而是一次对当代化学最激动人心、最具颠覆性的领域进行全面而深入的探访。本书旨在为化学、材料科学、生物技术以及相关工程领域的研究人员、资深学生以及对科学前沿抱有强烈好奇心的专业人士，提供一份详尽的、高度交叉融合的知识地图。我们不再局限于传统的元素周期表或基础反应机理，而是将焦点投向那些正在重新定义“可能”的尖端研究。第一部分：新材料的炼金术——功能性与可持续性并重本部分着眼于化学如何为下一代技术奠定物质基础。我们首先深入探讨二维材料的突破，从石墨烯的电子学潜力到过渡金属硫化物（TMDs）在光电器件中的应用。我们将详细解析原子层沉积（ALD）和化学气相沉积（CVD）如何精确控制材料的维度，以及这种尺寸效应如何带来宏观层面无法企及的特性。接着，本书聚焦于高熵合金（HEAs）与非晶态金属。这些材料打破了传统合金设计的范式，通过引入多种主量元素，实现了前所未有的热稳定性、强度与抗腐蚀性。我们不仅剖析了其复杂晶体学结构与热力学驱动力，还探讨了它们在极端环境（如航空航天和核能领域）的实际应用潜力。可持续性是现代化学的基石。本章专门分析了绿色溶剂化学与催化剂设计。从超临界二氧化碳到离子液体，我们审视了如何通过改变反应介质来大幅降低环境足迹。在催化领域，重点讨论了单原子催化剂（SACs）的兴起，这种将活性中心最大化的策略，如何革命性地提高了贵金属的使用效率，并在能源转化（如氧还原反应）中展现出卓越性能。第二部分：分子机器与生命化学的交汇化学的精确性在生命科学领域找到了最复杂的体现。本部分探索了化学如何微观地介入生物过程，以及我们如何利用化学工具来操纵和理解生命系统。自组装分子体系是核心议题之一。我们详细阐述了DNA折纸术（DNA Origami）如何超越信息存储，成为构建精确三维纳米结构（如纳米机器人骨架）的通用平台。同时，对超分子聚合物的动态键合与响应性进行了深入分析，这些材料因其自修复、可回收的特性，预示着未来智能软物质的形态。在生物偶联化学（Bioconjugation Chemistry）方面，本书梳理了点击化学（Click Chemistry）的最新迭代，特别是其在体内成像、药物递送系统（DDS）优化中的应用。我们不仅讨论了小分子与生物大分子（如抗体、核酸）的稳定连接，还探讨了如何设计具有靶向性、可控释放机制的“智能”纳米载体，以实现更高效的抗癌治疗。此外，对合成生物学中化学合成的整合也进行了专门的论述。化学家如何设计非天然氨基酸、新型核苷酸，并将其整合进生命系统的代码中，以创造出具有全新功能的蛋白质和代谢通路，是本部分的高潮之一。第三部分：能源、环境与计算化学的驱动力面对全球性的能源和环境挑战，化学的创新步伐从未停歇。本部分聚焦于化学如何驱动下一代可持续技术的发展，并展示了计算工具如何加速这一进程。在电化学能源存储领域，我们超越了传统的锂离子电池。重点分析了固态电解质化学的挑战与机遇，以及对下一代电池技术如锂硫（Li-S）、钠离子（Na-ion）乃至金属空气电池的材料科学探索。对燃料电池中高效质子交换膜（PEM）的分子设计原理进行了细致的剖析。碳捕获、转化与储存（CCUS）是应对气候变化的关键。本书详尽介绍了新型多孔材料——金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）——在选择性吸附二氧化碳方面的巨大潜力。同时，我们探讨了如何利用光催化和电催化方法，将捕获的CO2高效转化为高价值化学品（如甲醇或燃料）的化学路径。最后，计算化学与人工智能（AI）的融合构成了现代化学研究的“加速器”。本书详细介绍了密度泛函理论（DFT）如何精确预测复杂催化反应的过渡态能量，以及机器学习（ML）模型在加速新分子筛选、预测材料性能和逆向设计合成路径中的实际应用案例。我们强调了数据驱动的方法如何从根本上改变实验化学家的工作流程。总结：通往未知的航程《超越原子：现代化学的疆域与未来》是一部面向未来的路线图。它不仅记录了当代化学家在各个前沿领域取得的非凡成就，更重要的是，它揭示了这些看似独立的领域是如何相互交织、相互赋能，共同构建起一个更智能、更健康、更可持续的21世纪。阅读本书，即是踏上一次深入物质世界核心的探险之旅，见证科学如何将想象力转化为现实的结构与功能。