納米材料科學(xué)導(dǎo)論

前言

　　20世紀(jì)末，物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，促進(jìn)了納米科學(xué)和納米技術(shù)的產(chǎn)生，催生了納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米材料學(xué)、納米礦物學(xué)等新型學(xué)科。培養(yǎng)一批社會(huì)建設(shè)所需要的不同層次的納米科技、納米材料專業(yè)人才已成為各高校的一項(xiàng)重要任務(wù)。　　納米科學(xué)與納米技術(shù)是21世紀(jì)的新興學(xué)科，為適應(yīng)學(xué)科發(fā)展，本書(shū)是在第一版的基礎(chǔ)上修訂而成的，對(duì)一些內(nèi)容進(jìn)行了增刪，注重現(xiàn)代科技、現(xiàn)代教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)發(fā)展的新成果?！　?006年起，本書(shū)作者已在本科生、研究生中講授納米材料科學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。近年來(lái)，作者在納米科技和納米材料方面進(jìn)行了深入研究，收集了大量的國(guó)內(nèi)外資料和研究成果，并作了認(rèn)真整理。本書(shū)共分為12章，主要內(nèi)容包括：　　第l章納米科學(xué)與納米技術(shù)（陳敬中編寫(xiě)），從納米世界里的大科學(xué)、納米物理學(xué)、納米電子學(xué)、納米科技與醫(yī)學(xué)、微型納米機(jī)器制造、微觀世界中的納米結(jié)構(gòu)等方面，介紹納米科學(xué)與納米技術(shù)?！　〉?章自然界中的納米結(jié)構(gòu)與納米材料（官斯寧、陳敬中編寫(xiě)），從自然界中的納米科學(xué)、生物納米結(jié)構(gòu)與納米仿生材料、生物納米材料中有機(jī)相的多功能性、自然界中的納米材料、納米仿生材料科學(xué)、病毒的納米結(jié)構(gòu)及自然界中的礦物納米結(jié)構(gòu)，介紹自然界中的納米結(jié)構(gòu)與納米材料。　　第3章納米材料的結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)（陳敬中編寫(xiě)），從物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱新理論、新興的納米材料科學(xué)、納米物質(zhì)結(jié)構(gòu)單元、納米微粒的基本理論、納米微粒的物理特性及納米微粒的化學(xué)特性，介紹納米材料的結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)?！　〉?章納米固體材料的微結(jié)構(gòu)（陳敬中編寫(xiě)），從納米固體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、納米固體界面的結(jié)構(gòu)模型及納米固體界面的研究方法，介紹納米固體材料的微結(jié)構(gòu)?！　〉?章納米結(jié)構(gòu)組裝體系（陳敬中編寫(xiě)），從人工納米結(jié)構(gòu)組裝體系、納米結(jié)構(gòu)自組裝和分子自組裝合成、厚膜模板合成納米陣列、介孔固體和介孔復(fù)合體的合成，介紹納米結(jié)構(gòu)組裝?！　〉?章納米微粒的制備與表面修飾（陳敬中編寫(xiě)），從納米微粒的氣相制備方法、納米微粒的液相制備方法、納米微粒的固相制備方法及納米微粒表面修飾，介紹納米微粒的制備與表面修飾。

內(nèi)容概要

《納米材料科學(xué)導(dǎo)論(第2版)》符合教學(xué)要求，富有啟發(fā)性，有利于學(xué)生素質(zhì)、能力的培養(yǎng)和提高；理論論證科學(xué)，實(shí)踐性強(qiáng)，能及時(shí)、準(zhǔn)確地反映國(guó)內(nèi)外先進(jìn)成果?！都{米材料科學(xué)導(dǎo)論(第2版)》可作為高等院校材料科學(xué)、應(yīng)用物理、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)的本科生和研究生教學(xué)用書(shū)，也可供有關(guān)專業(yè)的教學(xué)和科研人員參考。    20世紀(jì)末，納米科學(xué)和納米技術(shù)的產(chǎn)生催生了納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米材料科學(xué)等新型學(xué)科。    《納米材料科學(xué)導(dǎo)論(第2版)》是在第一版的基礎(chǔ)上修訂而成的，介紹了納米科學(xué)與納米技術(shù)，自然界中的納米結(jié)構(gòu)與納米材料，納米材料的結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)，納米固體材料的微結(jié)構(gòu)，納米結(jié)構(gòu)組裝，納米微粒的制備與表面修飾，金屬納米材料的晶體學(xué)，碳納米球和碳納米管，石墨烯的制備、功能化及其應(yīng)用，計(jì)算機(jī)中的納米芯片，DNA聯(lián)姻納米技術(shù)，粘土礦物及其納米復(fù)合材料。

書(shū)籍目錄

第1章 納米科學(xué)與納米技術(shù)  1.1 納米世界里的大科學(xué)  1.2 納米物理學(xué)  1.3 納米電子學(xué)  1.4 納米科技與醫(yī)學(xué)  1.5 微型納米機(jī)器制造  1.6 微觀世界中的納米結(jié)構(gòu)第2章 自然界中的納米結(jié)構(gòu)與納米材料  2.1 自然界中的納米科學(xué)  2.2 生物納米結(jié)構(gòu)與納米仿生材料  2.3 生物納米材料中有機(jī)相的多功能性  2.4 自然界中的納米材料  2.5 納米仿生材料科學(xué)  2.6 病毒的納米結(jié)構(gòu)  2.7 自然界中的礦物納米結(jié)構(gòu)  2.8 生命起源中的納米尺度進(jìn)程第3章 納米材料的結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)  3.1 物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱新理論  3.2 新興的納米材料科學(xué)  3.3 納米物質(zhì)結(jié)構(gòu)單元  3.4 納米微粒的基本理論  3.5 納米微粒的物理特性  3.6 納米微粒的化學(xué)特性第4章 納米固體材料的微結(jié)構(gòu)  4.1 納米固體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  4.2 納米固體界面的結(jié)構(gòu)模型  4.3 納米固體界面的研究方法第5章 納米結(jié)構(gòu)組裝體系  5.1 人工納米結(jié)構(gòu)組裝體系  5.2 納米結(jié)構(gòu)自組裝和分子自組裝合成  5.3 厚膜模板合成納米陣列  5.4 介孔固體和介孔復(fù)合體的合成第6章 納米微粒的制備與表面修飾  6.1 納米微粒的氣相制備方法  6.2 納米微粒的液相制備方法  6.3 納米微粒的固相制備方法  6.4 納米微粒表面修飾第7章 金屬納米材料晶體學(xué)  7.1 納米晶體  7.2 納米晶體的多面體形態(tài)  7.3 納米晶體的自組裝  7.4 粒子的溶液相自組裝  7.5 納米自組裝技術(shù)  7.6 自組裝納米晶體的性能  7.7 模板輔助納米自組裝  7.8 納米微粒多重分?jǐn)?shù)維準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)模型第8章 碳納米球和碳納米管  8.1 C60、Cn及其衍生物研究現(xiàn)狀  8.2 碳納米球和碳納米管的結(jié)構(gòu)及特性  8.3 自然界的富勒烯碳球和碳管  8.4 碳納米管——電子器件的新秀  8.5 納米管的制備方法  8.6 納米管非電子器件的應(yīng)用  8.7 碳納米管的性質(zhì)——向極限推進(jìn)  8.8 新型碳納米管第9章 石墨烯的制備、功能化及其應(yīng)用  9.1 碳元素及其石墨烯材料  9.2 石墨烯的制備方法  9.3 石墨烯帶  9.4 石墨烯的修飾  9.5 功能化石墨烯的相關(guān)應(yīng)用  9.6 納米石墨烯的未來(lái)第10章 計(jì)算機(jī)中的納米芯片  10.1 第一代納米芯片  10.2 計(jì)算機(jī)全力加速  10.3 縮小計(jì)算機(jī)線寬  10.4 新老計(jì)算機(jī)的結(jié)合  10.5 計(jì)算機(jī)納米芯片制造第11章 DNA聯(lián)姻納米技術(shù)  11.1 DNA納米技術(shù)概述  11.2 分枝狀DNA  11.3 系列六臂節(jié)點(diǎn)組成三維結(jié)構(gòu)的分子晶體  11.4 棒狀條組成立方體dna分子模型  11.5 穩(wěn)固的DNA序列  11.6 納米機(jī)械  11.7 DNA用做觸發(fā)器  11.8 對(duì)未來(lái)的展望第12章 粘土礦物及其納米復(fù)合材料  12.1 粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)  12.2 粘土礦物的性質(zhì)及膠體化學(xué)  12.3 納米復(fù)合的溶膠-凝膠法  12.4 插層反應(yīng)法  12.5 插層復(fù)合方法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.5.3.2 細(xì)胞復(fù)制構(gòu)想　　細(xì)胞制造各種成分有兩步構(gòu)想：第一步，利用簡(jiǎn)單的化學(xué)聚合反應(yīng)來(lái)制造線性大分子；第二步，制造能夠自發(fā)折疊成三維功能結(jié)構(gòu)的分子。這兩步不需要復(fù)雜困難的三維制造過(guò)程，它只要把許多氨基酸珠子串成一條多肽鏈，讓這條鏈自組裝成一臺(tái)蛋白質(zhì)機(jī)器，最終的三維功能結(jié)構(gòu)的信息就編碼在這些珠子的順序里。細(xì)胞中三類最重要的分子即DNA、RNA和蛋白質(zhì)都是通過(guò)這種方法制造的，然后蛋白質(zhì)再制造細(xì)胞中的其他分子。蛋白質(zhì)也自發(fā)地同其他分子包括其他蛋白質(zhì)、核酸和小分子等結(jié)合起來(lái)，形成更大的功能結(jié)構(gòu)。建造復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的策略就是先合成線性分子，然后再進(jìn)行不同程度的分子自組裝，這種方法的效率是極高的。　　1.5.3.3 細(xì)胞分子催化劑　　細(xì)胞是促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，但本身又不參與反應(yīng)的各種分子催化劑，和其他功能性成分包括傳感器、結(jié)構(gòu)部件、泵和馬達(dá)等組成的大系統(tǒng)。細(xì)胞中的納米機(jī)器絕大部分都是分子催化劑。這些催化劑承擔(dān)了細(xì)胞的大部分工作，主要包括：形成脂族化合物，而這些化合物又自組裝成把細(xì)胞圍起來(lái)的柔性薄片；制造自復(fù)制所需的各種分子成分；生產(chǎn)細(xì)胞所需的能量并調(diào)節(jié)其能量的消耗；記錄并存儲(chǔ)檔案信息和工作信息；使細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。　　1.5.3.4 幾種分子機(jī)器　　在細(xì)胞所使用的眾多神奇的分子機(jī)器中，最重要的有四種，其中由rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的核糖體起著關(guān)鍵的作用，它位于核酸與蛋白質(zhì)（即信息與行為）之間的結(jié)合部。核糖體是一種極其復(fù)雜的機(jī)器，它接受mRNA中存儲(chǔ)的信息，并用它來(lái)建造蛋白質(zhì)?！　〈嬖谟谥参锛?xì)胞和藻類中的葉綠體是一種較大的結(jié)構(gòu)，葉綠體內(nèi)的分子陣列起著調(diào)諧光學(xué)天線的作用，收集太陽(yáng)光中的光子并利用它們來(lái)生產(chǎn)化學(xué)燃料。這些化學(xué)燃料可以存儲(chǔ)在細(xì)胞內(nèi)，為細(xì)胞的眾多功能提供動(dòng)力。葉綠體還把水轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惿豢桃搽x不開(kāi)的氧氣，這當(dāng)初不過(guò)是細(xì)胞在收集光的過(guò)程產(chǎn)生的一種物質(zhì)。

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