Nanostructured Materials for Advanced Technological Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Reithmaier, Johann Peter (EDT)/ Petkov, Plamen (EDT)/ Kulisch, Wilhelm (EDT)

出品人:

页数:547

译者:

出版时间:

价格:2154.00

装帧:

isbn号码:9781402099144

丛书系列:

图书标签:

• 纳米材料
• 纳米技术
• 材料科学
• 先进材料
• 应用科学
• 结构材料
• 技术应用
• 纳米结构
• 材料工程
• 科学研究

《先进光学材料的合成与性能调控》 本书深入探讨了用于尖端光学器件和系统的先进光学材料的设计、合成和性能表征。材料科学、物理学和工程学领域的专家们共同撰写了本书，旨在为研究人员、工程师和学生提供一个全面的知识框架，以理解和开发下一代光学技术。 第一部分：先进光学材料的合成策略 本部分聚焦于各种先进光学材料的制备方法，重点关注材料结构、尺寸和形貌对光学性能的影响。 第一章：纳米晶体和量子点的合成与光学特性。 详细介绍了金属纳米晶体、半导体量子点以及贵金属纳米颗粒的制备技术，如化学湿法合成（胶体法、溶胶-凝胶法）、物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。重点阐述了通过控制尺寸、形状、表面配体以及组成来调控其表面等离激元共振、荧光发射和非线性光学效应。例如，讨论了金纳米棒在近红外区域的吸收峰如何随长径比变化，以及量子点激子跃迁能量与量子尺寸效应的关系。 第二章：多孔材料的制备及其在光子学中的应用。 涵盖了金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）、多孔玻璃以及多孔陶瓷等材料的合成。重点研究了这些材料的孔道结构、表面功能化对光波导、光散射、光催化和传感性能的影响。例如，阐述了具有特定孔径的MOFs如何用于构建多层光学器件，以及多孔玻璃的光学均匀性如何影响激光器的性能。 第三章：二维材料的光学性质与制备。 重点介绍了石墨烯、过渡金属硫族化物（TMDs，如MoS₂、WS₂）、黑磷等二维材料的制备技术，包括机械剥离、化学气相沉积（CVD）、液相剥离等。深入分析了这些材料在超薄厚度下表现出的独特光学现象，如范德华相互作用、激子效应、层数依赖的光学带隙以及在光探测器、光发射器和光调制器中的应用。 第四章：光学薄膜的制备与表征。 详细介绍了光学薄膜的沉积技术，包括真空蒸镀、溅射、离子束辅助沉积、原子层沉积（ALD）等。讨论了薄膜的厚度、折射率、表面粗糙度等参数对反射、透射、偏振和衍射行为的影响。重点关注了减反射涂层、高反射镜、光学滤波器和增透膜的设计与制备。 第二部分：先进光学材料的性能调控与应用 本部分将重点关注如何通过精细调控材料的微观结构和宏观性能，实现其在不同光学技术中的广泛应用。 第五章：表面等离激元光学与纳米结构设计。 深入探讨了金属纳米结构中的表面等离激元共振现象，包括局域表面等离激元共振（LSPR）和表面等离激元极化激元（SPP）。阐述了如何通过精确控制纳米结构的尺寸、形状、间距和材料组成来调控其光学响应，以及在表面增强拉曼散射（SERS）、传感、光捕获和光镊中的应用。例如，分析了金纳米棒阵列在不同角度和偏振下的散射谱变化。 第六章：非线性光学材料的理论与实验。 讨论了多种材料的二阶和三阶非线性光学效应，如二次谐波产生（SHG）、三次谐波产生（THG）、自聚焦和光致折变。研究了非晶态材料、晶体材料以及纳米复合材料的非线性光学系数与材料结构、晶格畸变和电子结构的关联。重点关注了在光通信、光计算和激光技术中的应用前景。 第七章：光子晶体与光子器件。 介绍了光子晶体的概念、分类（一维、二维、三维）及其光学带隙的形成机制。讨论了光子晶体的设计方法，以及其在光波导、光开关、光滤波器、高分辨率成像和微腔激光器等方面的应用。例如，分析了三维光子晶体中反射谱的形成和光子带隙的宽窄。 第八章：有机光学材料与生物光子学。 涵盖了荧光染料、有机半导体、聚合物发光材料等在有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池（OSC）、生物成像和传感中的应用。探讨了分子结构、聚集态结构以及器件结构对材料发光效率、电荷传输和光电转换性能的影响。 第九章：光学传感器的设计与发展。 详细介绍了基于光学原理的各类传感器，包括表面等离激元共振传感器、荧光传感器、光纤传感器以及光子晶体传感器。重点关注了传感器在环境监测、生物医学诊断、化学物质检测以及食品安全等领域的应用，并讨论了提高传感灵敏度、选择性和响应速度的策略。 第十章：先进光学材料在成像与显示技术中的应用。 探讨了新型光学材料如何推动高分辨率成像、三维显示、全息技术以及虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的发展。例如，讨论了具有高折射率或低损耗特性的光学元件如何减小器件体积，以及新型发光材料如何提升显示效果。 本书不仅提供了前沿的理论知识，还结合了大量的实验数据和案例分析，旨在帮助读者深入理解先进光学材料的科学原理，并掌握其在各个尖端技术领域的应用潜力。

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这本书的结构组织简直称得上是教科书级别的典范。我特别欣赏作者在章节划分上的逻辑性，它遵循了一条从“微观到宏观，从原理到应用”的清晰路径。前几章迅速建立了读者对纳米材料基本概念的认知，包括尺寸效应、表面能等核心概念，并且用了很多非常直观的插图来辅助理解那些抽象的物理现象。然后，笔锋一转，开始聚焦于几大类关键材料——碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒和氧化物纳米结构。书中对石墨烯的讨论尤为精彩，它不仅回顾了2004年发现的历史，还详细对比了机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）等制备技术的工艺优化路径，甚至还专门开辟了一个小节来探讨石墨烯在柔性电子器件中的界面工程问题。这种层层递进的叙述方式，让读者在学习新知识的同时，也能不断回顾和巩固已学内容，极大地降低了理解复杂课题的认知负担。读完这些章节，我感觉自己像是完成了一次系统性的专业训练，对如何设计和制造特定功能的纳米结构有了全新的认识。

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这本书的语言风格非常独特，它成功地在学术的严谨性与叙述的可读性之间找到了一个完美的平衡点。作者的用词精准，每一个技术术语的使用都无可挑剔，但同时，他避免了那种过度冗长和堆砌的行文方式。阅读体验极其流畅，仿佛作者不是在“教导”你，而是在与你进行一场深入的专业对话。我发现自己很少需要频繁地查阅其他资料来理解某个概念，因为书中的解释往往配有精妙的比喻或类比。尤其是在探讨纳米复合材料的增韧机制时，作者用“微小的分子钉子”来形容界面处的相互作用力，一下子就让那个复杂的力学过程变得清晰可感。这种注重细节、尊重读者的写作态度，使得即便是面对高度复杂的材料表征技术，比如透射电子显微镜（TEM）的高分辨成像分析，书中也能提供清晰易懂的解读，让人在享受阅读乐趣的同时，实实在在地提升了专业技能。

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这本书的价值不仅在于其传授的知识，更在于它所激发的研究思维。读完之后，我感觉自己像是进行了一次深刻的头脑风暴。作者在许多章节的结尾部分，都设置了对未来挑战和未解决问题的讨论，这些讨论充满了洞察力，引导读者去思考当前技术的瓶颈在哪里，以及下一步的研究方向可能在哪里。例如，关于纳米材料的长期生物安全性以及大规模、低成本制备的工业化问题，书中提出了多角度的审视，并没有提供简单的答案，而是提出了更具启发性的研究框架。这对于我个人在规划未来研究课题时，提供了非常宝贵的启发和指引。它不仅仅是一本“告诉你是什么”的书，更是一本“教你如何去思考”的书。这本书的参考文献部分也做得非常详尽和权威，为进一步深入研究奠定了坚实的基础，可以毫不夸张地说，它已经成为了我工具箱中最常被翻阅的一本宝典。

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这本书的封面设计真是引人注目，那种深邃的蓝色调配上未来感的几何图形，一下子就把你拉进了一个微观世界的奇妙旅程。我记得第一次翻开它的时候，就被开篇对纳米尺度的宏大叙事所震撼。作者显然对材料科学有着深刻的理解，他没有仅仅停留在枯燥的化学式和晶体结构上，而是巧妙地将基础理论与实际应用紧密结合起来。比如，在讨论量子点时，他不仅仅解释了它们的尺寸依赖性光学特性，更深入地探讨了它们在下一代显示技术，甚至是生物成像领域的突破性潜力。那种行文的流畅性，仿佛是一位经验丰富的向导，带着你穿梭在由原子和分子构筑的迷宫之中，每走一步都能发现新的风景。特别是关于表面等离子体制备工艺的那几章，描述得细致入微，从湿化学法到物理气相沉积，每种方法的优缺点、最佳操作参数，都分析得鞭辟入里，即便是初学者也能从中找到清晰的脉络。这本书的广度和深度都达到了一个非常高的水准，绝不是那种浅尝辄止的科普读物，它更像是一部严谨的学术手册，但读起来却丝毫没有晦涩感，这正是它高明之处。

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让我印象深刻的是这本书中对“高级技术应用”这一主题的把握，它精准地抓住了当前材料科学研究的前沿热点。这本书的视野绝不局限于实验室里的初步探索，而是大胆地将目光投向了能源、医疗和环境治理等人类社会面临的重大挑战。例如，书中有一部分内容专门讨论了纳米催化剂在燃料电池和光催化分解水制氢中的作用，它详细分析了不同形貌的贵金属纳米颗粒如何影响催化活性中心的暴露效率，以及如何通过氧化物载体来提高其稳定性。读到这里，我甚至开始思考一些跨学科的问题，比如如何将这些纳米材料的优异性能与现有的工业生产流程进行兼容。而且，作者在讨论应用时，总能提供详实的案例数据，而不是空泛的口号。这种基于实证的论述，极大地增强了文本的说服力，让读者能真正感受到纳米材料技术从理论到现实落地的巨大能量。这本书绝对是那些希望站在科技浪潮前沿的工程师和研究人员的必备参考。

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