纳米材料科学导论

作者简介

《纳米材料科学导论》系统介绍了纳米科技；纳米材料结构与物理化学特性；纳米结构组装体系和纳米微粒制备与表面修饰；典型矿物纳米微粒结构及纳米化研究与制备；纳米复合材料、粘土矿物及其纳米复合材料、聚合物一无机纳米复合材料，以及几种高新纳米材料。内容安排符合教学要求，富有启发性，有利于学生素质、能力的培养和提高。理论论证科学，实践性也很强，及时、准确反映了国内外先进成果。20世纪末纳米科学和纳米技术的产生，催生了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米材料科学等新型学科。

《纳米材料科学导论》适用于材料科学、应用物理、应用化学等专业的本科生和研究生，也可供有关专业的教学和科研人员参考。

书籍目录

第一章 纳米科学与纳米技术1．1 纳米世界里的大科学1．1．1 人类对自然界的认识1．1．2 纳米科技研究的尺度1．1．3 介观领域中的纳米科技1．1．4 纳米科技的定义1．1．5 纳米材料的特征1．1．6 纳米矿物学1．1．7 纳米科技研究的领域1．1．8 纳米科技的未来1．1．9 纳米科技发展的里程碑1．2 纳米物理学1．2．1 新兴的纳米物理学1．2．2 纳米器件构筑1．2．3 纳米器件的挑战1．2．4 纳米放大器1．2．5 诺贝尔奖与纳米科技1．3 纳米电子学1．3．1 纳米电子器件1．3．2 机器小型化1．3．3 纳米热线1．3．4 分子器件、纳米器件的连接1．3．5 大数定律1．3．6 DNA计算图像说明1．4 纳米科技与医学1．4．1 磁敏感菌的磁力1．4．2 纳米有机分子量子点的荧光1．4．3 形形色色的复合体1．4．4 纳米生物、纳米医学技术1．4．5 原子力显微镜1．4．6 奇异的有机树形聚合物1．5 微型纳米机器制造1．5．1 微型纳米机器制造技术的未来1．5．2 纳米机器和纳米装配机1．5．3 分子复制机1．5．4 模拟宏观机器的纳米机器1．5．5 超越生物进化1．5．6 纳米科学技术的应用前景1．6 微观世界中的纳米结构1．6．1 纳米结构的提出1．6．2 纳米结构组装体系1．6．3 纳米结构构筑方法1．6．4 微观世界中计算机芯片的建造1．6．5 纳米芯片建造技术1．6．6 操纵原子、分子1．6．7 “从上到下”和“从下到上”1．6．8 纳米结构体系与新量子效应器件1．6．9 纳米结构制造的未来第二章 新兴的纳米材料科学2．1 物质结构对称新理论2．1．1 对称性的哲学定义2．1．2 对称性的范围2．1．3 对称性的尺度2．1．4 简单对称性和复合对称性2．1．5 对称性基本特征及对称性理论新进展2．2 纳米材料科学2．2．1 纳米材料科学的发展2．2．2 纳米材料的维数2．2．3 纳米材料的表征方法2．2．4 纳米级的表面和界面2．2．5 晶体中的缺陷2．2．6 纳米微粒聚合体2．2．7 纳米微粒矿物的开发利用2．2．8 纳米材料科学与其他学科的关系2．2．9 高新科技中的纳米材料第三章 纳米物质的结构及物理、化学性质3．1 纳米物质的结构单元3．1．1 团族3．1．2 人造原子3．1．3 纳米微粒3．2 纳米微粒的基本理论3．2．1 电子能级的不连续性3．2．2 量子尺寸效应3．2．3 小尺寸效应3．2．4 表面效应3．2．5 宏观量子隧道效应3．2．6 库仑堵塞与量子隧穿3．2．7 介电限域效应3．3 纳米微粒的物理特性3．3．1 热学性能3．3．2 磁学性能3．3．3 光学性能3．3．4 纳米微粒悬浮液及其动力学性质3．3．5 纳米微粒的表面敏感特性3．3．6 光催化性能3．4 纳米微粒的化学特性3．4．1 吸附3．4．2 纳米微粒的分散与团聚3．4．3 流变学第四章 纳米固体材料的微结构4．1 纳米固体的结构特点4．2 纳米固体界面的结构模型4．2．1 类气态模型4．2．2 有序模型4．2．3 结构特征分布模型4．2．4 纳米微粒多重分数维准晶结构模型——一类新型的金属纳米材料4．3 纳米固体界面的研究方法4．3．1 x射线研究4．3．2 纳米界面结构的电镜观察4．3．3 纳米界面结构的穆斯堡尔谱4．3．4 纳米固体结构的内耗研究4．3．5 正电子湮没4．3．6 纳米材料结构的核磁共振4．3．7 拉曼(JRaman)光谱4．3．8 电子自旋共振(EsR)4．3．9 纳米材料结构中的缺陷4．3．10 康普顿轮廓法第五章 纳米结构组装体系5．1 人工纳米结构组装体系5．1．1 超微型开关5．1．2 发光可调制性5．1．3 量子点磁开关5．1．4 纳米结构组装体系5．2 纳米结构自组装和分子自组装合成5．2．1 胶体晶体的自组装合成5．2．2 金属胶体自组装纳米结构5．2．3 多孔纳米结构的自组装合成5．2．4 半导体量子点阵列体系(膜)的合成5．2．5 分子自组装合成纳米结构5．3 厚膜模板合成纳米阵列5．3．1 厚膜模板的制备和分类5．3．2 纳米结构的模板合成方法5．4 介孔固体和介孔复合体的合成5．4．1 介孔固体的合成5．4．2 介孔固体和介孔复合体的荧光增强效应第六章 纳米微粒的制备与表面修饰第七章 电气石纳米化制备及其应用研究第八章 纳米粘土矿物——以海泡石和破缕石为例第九章 纳米复合材料——未来材料新世界第十章 粘土矿物及其纳米复合材料第十一章 聚合物—无机纳米复合材料第十二章 纳米高新材料——未来世界的主角参考文献

编辑推荐

《纳米材料科学导论》由高等教育出版社出版。

前言

20世纪末，物理学、化学、生物学、材料科学、地质学等学科的发展，促进了纳米科学和纳米技术的产生，催生了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米材料科学、纳米矿物学等新型学科。培养一批社会建设所需求的不同层次的纳米科技、纳米材料专业人才已成为高校的一项重要任务。2000年起，本书编者已在本科生、研究生中讲授纳米科技及纳米材料的相关内容。近年来作者对纳米科技和纳米材料进行了认真研究，收集了大量国内外资料、图件和研究成果，编写和整理了这本《纳米材料科学导论》教材。全书共分12章：第一章概述了纳米科学与纳米技术的发展现状；第二章从物质结构对称新理论、纳米材料结构介绍了新兴的纳米材料科学；第三章讨论了纳米物质结构及其物理、化学性质；第四章讨论了纳米固体材料的微结构；第五章介绍了纳米结构组装体系；第六章介绍了纳米微粒的制备与表面修饰；第七章以矿物为例，讲述了电气石纳米化制备及其应用研究；第八章介绍了纳米粘土矿物海泡石、坡缕石；第九章到第十一章系统介绍了纳米复合材料、粘土矿物及其纳米复合材料、聚合物一无机纳米复合材料；第十二章以纳米金属微粒准晶材料、富勒烯及其高新纳米材料、纳米碳管及电子器件、纳米芯片、DNA纳米技术等为例，介绍了几种高新纳米材料。本书是由中国地质大学陈敬中教授与深圳大学刘剑洪教授共同完成的。陈敬中主持编写第一章至第八章和第十二章，刘剑洪主持编写第九章至第十一章，协助参加编写工作的还有工程师胡再云，博士生王芳、韩炜，硕士生陈瀛、胡波、段萌语、刘霞、杨婕。

章节摘录

插图：1．1．4．2纳米科技的核心——纳米结构材料纳米科技的核心是纳米结构材料，此类材料可能有助于缩小航天器的尺寸、减轻其重量并降低其能耗，有助于创造将有害副产物排放减到最低的绿色制造工艺，有助于为通过分子工程制造的可生物降解的杀虫剂打下基础。这个领域的范围极宽广，而且一些纳米科技中的基础研究仍然在起步阶段，可能需要几十年才能实现其预期的技术目标。现实世界中纳米结构的确是存在的。把夹有厚度小于1nm的若干非磁性层交错地夹在磁性层中，便做成了磁盘驱动器的探头，其灵敏度要比先前的磁头高出许多倍，从而使每块磁盘的表面上能够存储更多的数据。扫描隧道显微镜和原子力显微镜等，能够获得单个原子的图像，并将单个原子从一处移动到另一处。这类对单个分子或原子成像并进行分子或原子操纵的新工具，将迎来纳米科技的新时代。IBM公司能把原子力显微镜中使用的纳米级针尖安装在一块微芯片的1000多根微型悬臂上，装置中的针尖能够把数字位记录在一块聚合物板上。这项纳米技术将有助于发明一种存储密度为普通磁盘驱动器20倍以上的数据存储器。1．1．4．3纳米结构的构筑技术纳米科技研究人员不断发现有效的办法来构筑大小只有纳米级的结构。纳米科技的发展取决于能否高效率制造几个纳米到数百纳米的结构。目前可利用物理、化学、物理化学、生物物理、生物化学以及综合方法等获得纳米结构的物质。

图书封面

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