納米材料學簡明教程

前言

　　如今，“創(chuàng)新”已成為一個很時尚的詞匯。過去理工科專業(yè)教學的主導(dǎo)思想是突出基本理論和基本技能（雙基），現(xiàn)在已轉(zhuǎn)變成創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，要求明顯提高?！　嶋H上，具有創(chuàng)新能力人才的培養(yǎng)至少包括以下三點：　?、倩A(chǔ)知識儲備，包括過去的雙基；　　②敏銳的思維能力；　?、壅_的思維，創(chuàng)新不是隨意的發(fā)揮想象?！　∫虼?，創(chuàng)新是指尋求有意義的新發(fā)現(xiàn)、新思想的各種理性活動?！　〖{米材料是近20余年來發(fā)展起來的交叉性、前沿性學科，它的發(fā)展始終貫穿著許許多多創(chuàng)新的理念和思想，給人以很大啟迪。本書作者在10多年的納米材料科研、教學過程中，不斷感受、體會著該學科對人類發(fā)展已帶來和將要帶來的巨大影響和深遠意義?！　∽髡呓Y(jié)合自己多年的教學和科研積累，同時注意學習、借鑒國內(nèi)以及歐美一些國家、日本等發(fā)達國家的先進經(jīng)驗（書中大部分寫作系在國外完成），編寫了此教科書。書中介紹與納米材料有關(guān)的化學、物理和生物學等方面的知識，故統(tǒng)稱為納米材料學。本教科書具有以下三個特點：　?、僦R介紹的系統(tǒng)性——書中內(nèi)容基本覆蓋了納米材料研究中所關(guān)注的主要領(lǐng)域，最后還有納米材料科技論文英文撰寫方面的知識介紹；　?、谥R介紹的梯度性——既有較多基礎(chǔ)性的知識介紹，也有部分科研新進展、新概念等提高性的內(nèi)容；　　③知識介紹的趣味性——注重形象化比喻，并時常引入人文科學、美學等方面的知識，各章均附有一些相關(guān)插圖?！　‘斎?，納米材料是一門新興學科，加之作者的水平和能力有限，目前我們還不可能編寫出像《高等數(shù)學》或《普通物理》那樣成熟的納米材料教科書，但是我們期待著大家的建議和批評指正，以便今后進一步改進?！　”緯膶懽骱统霭娴玫搅四暇├砉ご髮W研究生院、教務(wù)處和化工學院等部門的大力支持。南京理工大學軟化學與功能材料教育部重點實驗室的老師和研究生提供了部分電鏡照片等實驗數(shù)據(jù)。在此對他們的幫助致以誠摯的謝意！　　感謝國家留學基金委（CSC）高級研究學者項目，使我們不僅可以在國外（英國曼徹斯特大學）開展合作研究，有充裕的時間開展頻繁的學術(shù)交流，快捷查閱資料，同時還能靜下心來，完成此書稿大部分內(nèi)容的撰寫。

內(nèi)容概要

作者結(jié)合自己多年的教學和科研積累，同時注意學習、借鑒國內(nèi)以及歐美、日本等西方國家的先進經(jīng)驗（書中大部分寫作系在國外完成），編寫了此教科書。書中將介紹一些與納米材料有關(guān)的化學、物理和生物學等方面的知識，故統(tǒng)稱為納米材料學。本教科書具有以下三個特點：    （1）知識介紹的系統(tǒng)性——書中內(nèi)容基本覆蓋了納米材料研究中所關(guān)注的主要領(lǐng)域，最后還有納米材料科技論文英文撰寫方面的知識介紹；    （2）知識介紹的梯度性——既有較多基礎(chǔ)性的知識介紹，也有部分科研新進展、新概念等提高性的內(nèi)容；    （3）知識介紹的趣味性——注重形象化比喻，并時常引入人文科學、美學等方面的知識，各章均附有一些相關(guān)插圖。    本書可作納米材料和其他相關(guān)課程的教科書或教學參考書，適合碩士、博士研究生和高年級本科生的學習（每章均有習題和思考題，并附有部分答案）。

書籍目錄

緒論　納米科技及發(fā)展簡史　0.1　納米科技與納米材料　0.2　從諾貝爾獎中尋覓納米科技發(fā)展的蹤跡　0.3　從全球性一些重要科技期刊的發(fā)展史看納米材料研究的旺盛活力　0.4　納米材料學是一門年輕但具有深厚積淀的學科　參考文獻　思考題與習題第1章　納米材料的重要特性　1.1　納米材料與納米結(jié)構(gòu)　　1.1.1　關(guān)于納米材料與納米結(jié)構(gòu)　　1.1.2　納米材料的微結(jié)構(gòu)及品質(zhì)評價　1.2　重要特性　　1.2.1　表面與界面效應(yīng)　　1.2.2　小尺寸效應(yīng)　　1.2.3　量子尺寸效應(yīng)　　1.2.4　宏觀量子隧道效應(yīng)　　1.2.5　納米材料的可見光譜學　參考文獻　思考題與習題第2章　納米材料的制備　2.1　關(guān)于納米材料的制備　2.2　物理方法制備納米材料　　2.2.1　應(yīng)用特殊的加熱手段　　2.2.2　氣體冷凝法　　2.2.3　等離子體法　　2.2.4　機械研磨　　2.2.5　高溫高壓法　　2.2.6　原子能輻照　2.3　化學方法制備納米材料　　2.3.1　化學方法制備納米材料的基本思想　　2.3.2　化學沉積法　　2.3.3　水熱及溶劑熱法　　2.3.4　微乳液法　　2.3.5　溶膠一凝膠法　　2.3.6　氣一液一固（VI，S）法　　2.3.7　純粹固相化學反應(yīng)法　　2.3.8　其他的一些物理化學手段　2.4　一些納米材料制備的研究進展　　2.4.1　模板合成法　　2.4.2?。╒r）法的延伸與拓展　　2.4.3　溶膠一凝膠法的發(fā)展　　2.4.4　相轉(zhuǎn)移法　參考文獻　思考題與習題第3章　納米材料結(jié)構(gòu)表征　3.1　納米材料結(jié)構(gòu)的xRD表征　　3.1.1　XRI）譜圖　　3.1.2　謝樂公式　　3.1.3　納米薄膜的XRD表征　3.2　納米材料結(jié)構(gòu)的氣體吸附法表征　　3.2.1　比表面積的BET法測定　　3.2.2　孑L徑分布測定　3.3　納米材料結(jié)構(gòu)的顯微觀察　　3.3.1　納米材料結(jié)構(gòu)的電子顯微觀察　　3.3.2　納米材料結(jié)構(gòu)表征的STM和AFM技術(shù)　3.4　XRD與TEM對納米材料結(jié)構(gòu)的綜合分析　　3.4.1　一次納米粒子與二次納米粒子　　3.4.2　粒徑分布　　3.4.3　XRD與HRTEM　　3.4.4　XRD與ED　　3.4.5　有序結(jié)構(gòu)納米材料的表征　參考文獻　思考題與習題第4章　納米材料晶體學　4.1　關(guān)于ZnO的六方晶型　4.2　表面缺陷　4.3　納米晶體生長的取向性　4.4　納米材料晶體學研究若干進展　　4.4.1　納米晶體表面原子數(shù)的計算　　4.4.2　介晶結(jié)構(gòu)　　4.4.3　超晶格　　4.4.4　銳鈦礦型納米Ti02晶體晶面的控制性生長　　4.4.5　納米催化劑活性因素研究及新進展　參考文獻　思考題與習題第5章　納米材料磁學第6章　納米材料電子學與光電子學第7章　納米材料生物學第8章　自組裝與超分子結(jié)構(gòu)第9章　重要的納米材料第10章　納米材料的應(yīng)用第11章　納米材料研究英文論文的寫作及范例50旬部分思考題與習題參考答案

章節(jié)摘錄

　　1953年，英國的“Nature”雜志刊登了年僅25歲的美國學者沃森（J.watson）和英國學者克里克（F.Crick）在英國劍橋大學合作的研究成果——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，這一成果后來被譽為20世紀以來生物學領(lǐng)域中最偉大的發(fā)現(xiàn)，他們于1962年獲得了諾貝爾醫(yī)學獎。在本書的第7章中，大家將能充分體會到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與納米科技之間的緊密關(guān)系?！　≡缭贒NA雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)之前，病毒這種微生物就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。但是19世紀末到20世紀早期為細菌致病說的極盛時代，涉及病毒的研究未被予以高度重視。直到20世紀中后期，病毒的研究逐漸形成熱潮，并在60年代后數(shù)次獲得諾貝爾醫(yī)學獎，最近的一次為2008年度的諾貝爾醫(yī)學獎，來自法國和德國的三名科學家因發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致艾滋病與宮頸癌的病毒而獲此殊榮。如今，病毒學已成為醫(yī)學和生物納米科技研究領(lǐng)域所關(guān)注的熱點?！　?962年，年僅22歲的英國劍橋大學研究生約瑟夫遜（B.Josephson）預(yù)言：自然界可能存在電子能通過兩塊超導(dǎo)體之間薄絕緣層的量子隧道效應(yīng)。該預(yù)言不久便被證實，并被稱作約瑟夫遜效應(yīng)，他本人也獲得1973年度諾貝爾物理學獎。之后納米技術(shù)的誕生與迅速發(fā)展在很大程度上得益于有關(guān)量子隧道效應(yīng)的基礎(chǔ)研究?！　?987年諾貝爾化學獎授予美國化學家彼德森（C.J.Pedersen）、克拉姆（D.J.Cram）和法國化學家萊恩（J.M.Lehn）三人，表彰他們先后發(fā)現(xiàn)和研究了一類具有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的環(huán)狀化合物——冠醚，揭示了超分子化學領(lǐng)域的奧秘。如今，超分子化學已是納米材料研究中一項非常重要的內(nèi)容?！　?000年諾貝爾化學獎授予美國科學家黑格（A.J.HeegeI）、馬克迪爾米德（A.G.MacDiarmid）和日本科學家白川英樹（H.Shirakawa），以表彰他們發(fā)現(xiàn)了有關(guān)導(dǎo)電聚合物。這項奠基性和開創(chuàng)性的科學成果使導(dǎo)電高分子材料和有機半導(dǎo)體材料發(fā)展成為材料科學基礎(chǔ)研究中的一個重要的研究領(lǐng)域。時隔不到10年，這項研究成果已成功播種在高分子納米材料制備、高分子納米器件等研究領(lǐng)域，并不斷結(jié)出碩果。

圖書封面

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