有機納米與分子器件

前言

　　在新興前沿領(lǐng)域的快速發(fā)展過程中，及時整理、歸納、出版前沿科學(xué)的系統(tǒng)性專著，一直是發(fā)達國家在國家層面上推動科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的重要手段，是一個國家保持科學(xué)技術(shù)的領(lǐng)先權(quán)和引領(lǐng)作用的重要策略之一?！　】茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，離不開知識的傳播：我們從事科學(xué)研究，得到了“數(shù)據(jù)”（論文），這只是“信息”。將相關(guān)的大量信息進行整理、分析、形成體系并實踐，才變成“知識”。信息和知識如果不能交流，就沒有用處，所以需要“傳播”（出版），這樣才能被更多的人“應(yīng)用”，被更有效地應(yīng)用，被更準(zhǔn)確地應(yīng)用，知識才能產(chǎn)生更大的社會效益，國家才能在越來越高的水平上發(fā)展。所以，數(shù)據(jù)一信息一知識一傳播一應(yīng)用一效益一發(fā)展，這是科學(xué)技術(shù)推動社會發(fā)展的基本流程。其中，知識的傳播，無疑具有橋梁的作用?！　≌麄€20世紀(jì)，我國在及時地編輯、歸納、出版各個領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)前沿的系列專著方面，已經(jīng)大大地落后于科技發(fā)達國家，其中的原因有許多，我認(rèn)為更主要的是緣于科學(xué)文化的習(xí)慣不同：中國科學(xué)家不習(xí)慣去花時間整理和梳理自己所從事的研究領(lǐng)域的知識，將其變成具有系統(tǒng)性的知識結(jié)構(gòu)。所以，很多學(xué)科領(lǐng)域的第一本原創(chuàng)性“教科書”，大都來自歐美國家。當(dāng)然；真正優(yōu)秀的著作不僅需要花時間和精力，更重要的是要有自己的學(xué)術(shù)思想和對這個學(xué)科領(lǐng)域的充分把握和高度概括的學(xué)術(shù)能力?！　〖{米科技已經(jīng)成為21世紀(jì)前沿科學(xué)技術(shù)的代表領(lǐng)域之一。其對經(jīng)濟和社會發(fā)展所產(chǎn)生的潛在影響，已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點。國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）會刊在2006年12月評論：“現(xiàn)在的發(fā)達國家如果不發(fā)展納米科技，今后必將淪為第三世界發(fā)展中國家?！币虼耍澜绺鲊?，尤其是科技強國都將發(fā)展納米科技作為國家戰(zhàn)略。　　興起于20世紀(jì)后期的納米科技，給我國提供了與科技發(fā)達國家同步發(fā)展的良好機遇。目前，各國政府都在加大力度出版納米科技領(lǐng)域的教材、專著以及科普讀物。在我國，納米科技領(lǐng)域尚沒有一套能夠系統(tǒng)、科學(xué)地展現(xiàn)納米科學(xué)技術(shù)各個方面前沿進展的系統(tǒng)性專著。因此，國家納米科學(xué)中心與科學(xué)出版社共同發(fā)起并組織出版《納米科學(xué)技術(shù)大系》，力求體現(xiàn)本領(lǐng)域出版讀物的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和系統(tǒng)性，全面科學(xué)地闡述納米科學(xué)技術(shù)前沿、基礎(chǔ)和應(yīng)用。本套叢書的出版以高質(zhì)量、科學(xué)性、準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性、實用性為目標(biāo)，將涵蓋納米科學(xué)技術(shù)的所有領(lǐng)域，全面介紹國內(nèi)外納米科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿知識；并長期組織專家撰寫、編輯出版下去。

內(nèi)容概要

分子器件包括分子(納米)尺度的器件和分子材料器件兩大類別，有機分子材料是其主要材料基礎(chǔ)。具有光、電、磁功能的分子材料及其在器件中的應(yīng)用研究是材料領(lǐng)域的重要前沿課題。    本書共分17章，較全面地介紹了目前有機納米與分子器件前沿領(lǐng)域的重要研究結(jié)果。主要包括分子材料、納米材料的設(shè)計、合成，器件的物理基礎(chǔ)和載流子傳輸理論，分子尺度器件，以及有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、有機場效應(yīng)晶體管、生物傳感器等分子材料器件。并且對該領(lǐng)域未來的發(fā)展進行了展望。    本書可供高等院?；瘜W(xué)、材料、物理和信息等專業(yè)高年級本科生、研究生、研究院所科研人員參考閱讀。

作者簡介

劉云圻  1975年畢業(yè)于南京大學(xué)化學(xué)系，1991年獲日本東京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)為中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員。先后被清華大學(xué)、武漢大學(xué)聘為兼職教授。長期從事分子材料的設(shè)計、合成，包括共軛小分子／高分子，碳納米管和石墨烯等；及相關(guān)光電子器件的制備和性能研究，包括發(fā)光二極管，場效應(yīng)晶體管和分子尺度器件等。發(fā)表論文400余篇。1994年獲中國科學(xué)院自然科學(xué)獎二等獎，四次獲中國科學(xué)院優(yōu)秀研究生導(dǎo)師獎／優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師獎／優(yōu)秀教師榮譽稱號，2004年被評為國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)先進個人，2007年獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

書籍目錄

《納米科學(xué)技術(shù)大系》序序前言第1章  有機功能分子(7c共軛分子)的設(shè)計和合成  1．1  稠環(huán)芳烴    1．1．1  一維線型多并苯類化合物    1．1．2  納米石墨烯分子      1．1．3  曲面稠環(huán)芳烴分子  1．2  含有雜原子的共軛體系    1．2．1  含有硫族元素的共軛體系    1．2．2  含有氮族元素的共軛體系  1．3  電子給體-受體功能分子  1．4  小結(jié)　參考文獻第2章  有機共軛材料中的載流子傳輸理論第3章  有機納米和分子器件物理與研究方法第4章  碳納米管第5章  有機單分子器件第6章  有機納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及場發(fā)射器件第7章  有機光電高密度信息存儲材料和器件第8章  有機發(fā)光二極管第9章  有機太陽能電池第10章  有機場效應(yīng)晶體管第11章  有機微／納場效應(yīng)晶體管第12章  有機光導(dǎo)體及其應(yīng)用第13章  分子磁性材料與器件第14章  有機非線-陛光學(xué)材料第15章  生物分子納米機器第16章  有機納米材料與分子傳感體系第17章  有機半導(dǎo)體激光附錄縮略語

章節(jié)摘錄

　　計算機芯片中元件的集成度不斷提高，現(xiàn)在已經(jīng)達到10個／cm。納米分子器件的集成度將會超過10個／cm，其元件的尺寸小于10nm。這已經(jīng)達到了傳統(tǒng)器件的尺寸極限。因為在如此小的器件中，量子和統(tǒng)計效應(yīng)將占優(yōu)勢，電子波函數(shù)將擴展到相鄰的元件，器件和電路的運行將會出現(xiàn)嚴(yán)重失真。據(jù)此，電子學(xué)將進入一個新的發(fā)展階段?！　∠鄬τ趥鹘y(tǒng)器件，有機納米和分子器件有著不同的工作原理。真空電子器件利用的是真空中電子束的單向?qū)щ姾褪鱽砜刂茖崿F(xiàn)非線性的。晶體管和集成電路利用pn結(jié)和肖特基勢壘來實現(xiàn)整流和放大。而納米和分子器件將以氧化一還原過程，電子、空穴甚至是離子、激子、孤子、極化子的可控性來實現(xiàn)。　　有機納米和分子器件采用的是“自下而上”的研究思路。研究人員的夢想是能夠?qū)?shù)以百萬計的晶體管、納米線及其他器件準(zhǔn)確地結(jié)合在一起構(gòu)成集成電路。自組裝被認(rèn)為是解決這一問題的有效途徑。相對于無機分子，有機分子可以通過化學(xué)修飾而引入合適的官能團，進而可以借助于分子間的弱相互作用將器件放到合適的位置。近幾年來，有機納米和分子電子學(xué)取得了突破性進展。目前，已經(jīng)能夠通過調(diào)控，構(gòu)筑得到具有一定組成和一定形狀的納米粒子。納米材料的制備已逐漸由隨機合成過渡到可控合成，器件研究也由隨機探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要來合成和制備具有特殊性能的納米材料和器件?！　∧壳皝砜矗袡C納米和分子器件在發(fā)展過程中也遇到了很多亟待解決的問題和巨大的挑戰(zhàn)。例如，納米尺度的精確調(diào)控；定向、定點、多維、大尺寸組裝；有機納米分子材料的組裝動力學(xué)過程、機理與模型研究等，這些問題都還處在一個初步的探索階段。有機納米和分子學(xué)的發(fā)展壯大需要理論知識的支持。有機納米和分子器件的物理過程和傳統(tǒng)電子學(xué)有相似的地方，可以借鑒無機電子學(xué)的成熟理論。但其中又有新的物理現(xiàn)象，因而理論創(chuàng)新顯得更有必要。本章將主要介紹納米和分子器件的一些基礎(chǔ)知識。

媒體關(guān)注與評論

　　本書總結(jié)了有機納米與分子器件領(lǐng)域的最新研究進展。相信本書的編撰出版對把握前沿領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，促進學(xué)科的交叉融合，提升原始創(chuàng)新能力，均能有所裨益?！　　袊茖W(xué)院化學(xué)研究所所長、中國科學(xué)院院士 萬立駿

圖書封面

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