计算机与信息技术基础教程题解与实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:徐士良

出品人:

页数:115

译者:

出版时间:2008-3

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787302169109

丛书系列:

图书标签:

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• 编程入门

现代科学前沿探索：材料科学与纳米技术专题研究 图书简介 本书聚焦于当前材料科学与纳米技术领域最前沿的研究热点和颠覆性进展。内容深度挖掘了新材料的设计、合成、表征及其在能源、生物医学和信息技术中的突破性应用。全书共分为六个核心部分，旨在为高年级本科生、研究生以及相关领域的科研人员提供一份系统而深入的参考指南。 第一部分：先进功能材料的设计与合成 本部分详细阐述了设计具有特定功能的智能材料的理论基础和实验方法。重点介绍了高熵合金（HEAs）的构筑原理，从热力学和动力学角度分析了其多主元体系中的相稳定性与微观结构演化规律。我们不仅探讨了传统固态反应法，还深入研究了增材制造（3D打印）技术在复杂结构功能材料制备中的应用，包括激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）对材料微结构和力学性能的调控机制。 此外，自修复聚合物材料的化学设计被置于重要地位。内容涵盖了基于可逆共价键（如Diels-Alder反应）和超分子相互作用（如氢键、金属配位）的动态网络构建策略。对这些材料的应力响应、损伤识别与自动修复过程的实时监测技术进行了详尽的分析。 第二部分：纳米尺度下的量子效应与物性调控 纳米材料因其独特的量子尺寸效应和表面效应，展现出宏观材料无法比拟的新颖性能。本部分深入剖析了二维（2D）材料的电子结构与能带工程。以过渡金属硫化物（TMDs）和黑磷为例，详细讨论了层数依赖的带隙变化、面内/面外应变调控带隙的物理机制，以及如何通过外加电场实现电子态的精确控制。 在量子点（QDs）方面，本书侧重于其光物理性质。详细解释了激子动力学、表面钝化对光致发光量子产率（PLQY）的影响，并介绍了基于核壳结构的能级匹配策略，以实现高效的能量转移和长波长发射。对于拓扑绝缘体，我们阐释了狄拉克锥的特性、表面态的保护机制以及如何利用磁性掺杂或表面图案化来打开拓扑非平庸相的能隙，为未来自旋电子器件奠定理论基础。 第三部分：能源转换与存储新体系 能源材料是当前研究的焦点。本部分系统梳理了下一代光催化剂的研发进展。重点分析了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率瓶颈，包括离子迁移、界面复合以及长期稳定性问题。书内提供了先进的界面工程方法，例如使用二维纳米片作为界面钝化层以抑制非辐射复合。 在电化学储能领域，我们详尽讨论了固态电解质的离子输运机制。针对锂金属电池，深入探讨了锂枝晶的形核与生长过程，以及如何通过设计新型陶瓷-聚合物复合固态电解质来抑制枝晶的穿透，提高界面接触的稳定性。对于钠离子电池和钾离子电池，则侧重于正负极材料的结构设计，以适应离子半径差异带来的体积膨胀挑战。 第四部分：生物医学交叉领域的前沿应用 纳米技术正在深刻改变诊断和治疗手段。本章详细介绍了生物相容性与可降解性纳米载体的设计。内容涵盖了pH敏感、酶响应型高分子胶束和脂质体，它们如何实现药物在肿瘤微环境中的靶向释放。对光热疗法（PTT）和光动力疗法（PDT）的纳米探针进行了深入比较，分析了不同纳米结构（如金纳米笼、碳纳米管）对光热转换效率的影响。 此外，本书还介绍了生物成像技术的新进展，特别是上转换纳米粒子（UCNPs）在近红外窗口的优势及其在活体成像中的深度穿透能力。讨论了这些纳米系统在生物分子（如DNA、蛋白质）的实时、高分辨率追踪中的应用实例。 第五部分：信息存储与自旋电子学 本部分聚焦于利用材料的磁学和电学特性实现高效信息处理。重点阐述了磁性隧道结（MTJs）的原理，以及自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOT）的磁化切换机制。通过材料工程手段调控界面磁各向异性，是提升磁随机存取存储器（MRAM）性能的关键，本书提供了相关的理论模型和实验验证。 对铁磁/二维材料异质结的相互作用进行了详细分析，特别是范德华异质结中垂直磁各向异性（PMA）的起源。此外，本书还展望了任意晶格点电子的编码在量子计算原型器件中的潜力，以及如何利用拓扑材料实现低功耗的信息传输。 第六部分：先进表征技术与计算模拟 材料科学的进步离不开先进的表征手段。本章概述了同步辐射光源在结构解析中的关键作用，例如高分辨率X射线吸收谱（XAS）和X射线光电子能谱（XPS）在确定纳米粒子表面化学态和配位环境方面的优势。 在计算方面，本书强调了密度泛函理论（DFT）在预测新材料性质中的应用。详细介绍了如何构建准确的有效哈密顿量模型，以模拟复杂的电子-声子耦合、界面电子转移以及催化反应的过渡态能量。最后，探讨了机器学习（ML）与材料基因组计划的结合，如何加速新材料的筛选和性能预测。 本书结构严谨，内容前沿，是理解当前材料科学和纳米技术核心概念与最新突破的宝贵资源。

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