纳米化学:纳米材料的化学途径
《纳米化学：纳米材料的化学途径》是纳米化学领域的首部教科书，论述了纳米材料制备的化学策略以及材料自组装的原理。主要内容包括纳米化学原理、化学图案化与软印刷技术、层层自组装、纳米材料的制备及组装、胶体晶体、微孔与介孔材料的自组装合成、嵌段共聚物的自组装、生物材料及仿生合成等方面的内容。
基本信息
- 书名
纳米化学:纳米材料的化学途径
- 外文名
The Royal Society of Chemistry: Nanoehemlstry: a chemical approach to nanomaterials
- 作者
杰弗里·厄津 (Ozin G.A.) 安德烈·阿瑟诺
- 类型
科技
- 出版社
科学出版社
基本介绍
内容简介
《纳米化学：纳米材料的化学途径》从化学的视角描述纳米科学的基本原理，具备足够的广度和深度，而在两者之间又更注重其广度，力图化繁为简、全面合理地展现纳米科技领域。每章的最后都附有一些没有明确答案的思考题，希望为读者解决自己研究领域中的问题提供灵感，指引方向。 “《纳米化学：纳米材料的化学途径》首次采用一种全面和综合的方式来阐述该领域广博的内涵、既成的影响以及巨大的潜力。在我看来，《纳米化学：纳米材料的化学途径》是目前关于纳米化学的最佳教科书。” ——Chad A. Mirkin
作者简介
杰弗里 ∙ 厄津（Geoffrey A. Ozin） 1943年生于英国伦敦，于伦敦大学国王学院获得学士学位，牛津大学奥里尔学院获得研究生学位。在南安普顿大学作为ICI研究员进行博士后研究，之后任教于多伦多大学，现为加拿大政府材料化学及纳米化学领域首席科学家，多伦多大学杰出教授，加拿大皇家学院院士。他也是英国皇家研究院和伦敦大学学院的荣誉教授，伦敦纳米技术中心顾问，卡尔斯鲁厄理工学院功能纳米结构中心和纳米技术研究中心客座教授。他的工作对当代的纳米化学交叉学科领域产生了重大影响，有力地推动了纳米技术的发展。他近期的研究集中于“不同尺度下的材料自组装”。他展示了如何将纳米到微米级的结构单元组装成为前所未有的结构和形态，形成功能材料并具备丰富的功用。Ozin教授曾获得阿尔伯特•爱因斯坦世界科学奖等多项奖励。 安德烈 ∙ 阿瑟诺（André C. Arsenault） 1979年出生，26年在多伦多大学Geoffrey A. Ozin和 Ian Manners的课题组取得博士学位。与人合作创立了Opalux公司并担任首席技术官。 卢多维科 ∙ 卡德马蒂里（Ludovico Cademartiri） 1978出年生于意大利帕尔玛，22年毕业于帕尔马大学，28年在多伦多大学获得博士学位，212年至今任艾奥瓦州立大学助理教授。
图书目录
中文版序 译者序 序 第二版前言去而复归 前言从纳米开始 本书的目的 本书的结构 讲授（纳米）材料 学习（纳米）材料 探求（纳米）材料 致谢 思考题关于纳米化学、纳米科学、纳米技术和纳米安全 第1章纳米化学基础 11植根于材料化学的纳米化学 12材料和纳米材料的合成 13材料自组装 14宇宙大爆炸 15“纳米”的意义何在？ 16纳米材料的大或小 17纳米尺度下的量子力学 18什么是纳米化学？ 19分子自组装与材料自组装 110什么是多级组装？ 111引导的自组装 112超分子的视角 113自组装材料的族谱 114通向多孔固体材料 115向生物矿物学习——形貌即功能 116你能让晶体弯曲吗？ 117无处不在的图案 118天然形态的人工合成 119材料的二维组装 120自组装单层膜与软印刷技术 121巧妙的团簇 122纳米线的前景 123操纵胶体 124介观尺度自组装 125集成体系的材料自组装 参考文献 思考题关于材料化学、纳米化学、自组装材料的族谱、材料自组装和 尺度 第2章化学图案化与软印刷 21针尖上的主祷文 22软印刷技术 23什么是自组装单层膜？ 24软印刷技术的科学与艺术 25表面润湿性能的图案化 26凝聚形成的图形 27微透镜阵列 28纳米环的阵列 29自组装单层膜的集成 210固体表面的图案化 211印刷高分子 212超越分子——薄膜的转移印刷 213活细菌的接触印刷 214自组装单层膜的电接触 215自组装单层膜上的晶体工程 216学习自然界的生物晶体工程学 217湿的印章——奇妙的Liesegang环收缩 218湿刻图案 219胶体微球图案 220自组装单层膜上图案化的蛋白石阵列 221可变换功能基团的自组装单层膜 222通过光催化进行图案化 223可逆的自组装单层膜开关 224电润湿开关 225可调节表面形态的PDMS——可变形的模子 226“甜”的芯片 227横向剪切的图案印刷 228纳米剖层 229单孔道分辨率的氧化铝纳米孔道图案 参考文献 思考题关于软印刷、自组装单层膜和图案化 第3章层层自组装 31一次组装一层 32静电超晶格 33有机聚电解质多层结构 34层层智能窗 35厚度多少才算薄？ 36组装金属有机聚合物 37聚电解质多层膜的直接成像 38聚电解质胶体多层膜 39具有组成分布的层层自组装膜 310层层自组装微机电系统 311捕获活性蛋白 312负载蛋白的多孔多层膜 313弯曲表面上的层层组装 314微晶体的包裹——聚电解质涂层的结晶药物释放系统 315用作药物运输的可降解层层自组装膜 316纳米气泡——新一代的超声造影剂 317取向分子筛膜的晶体工程 318有序的沸石多晶体阵列 319交联的晶体阵列 320多层布拉格堆叠中可调变的结构颜色 321二维层层组装的结构颜色 322拓扑复杂结构的多层化 323图案化的多层膜 324非静电的层层自组装 325低压制备多层膜 326层层自受限反应 参考文献 思考题单层膜、多层膜、材料平面的设计 第4章纳米接触印刷和蘸写——印章和笔尖 41100nm以下的软印刷技术 42微接触印刷的延伸 43加压印刷 44缺陷图案化——拓扑引导的刻蚀 4550nm以下的纳米接触印刷 46纳米接触印写——蘸笔纳米印刷（DPN） 47硅表面上的DPN技术 48玻璃上的DPN技术 49半导体纳米线上的纳米印写 410溶胶凝胶的DPN技术 411硬磁体上的软图案技术 412分子识别的印写 413蛋白质识别纳米结构的DPN技术 414DPN阵列技术检测HIV病毒 415生物构造的图案化 416噬性图案——酶的DPN技术 417静电DPN技术 418电化学DPN技术 419纳米电化学扫描探针显微镜 420超越DPN技术——电消减制备纳米结构 421纳米电纺纤维 422有机发光二极管针尖——具有纳米尺度扫描探头光源的 原子力显微镜 423热的针尖——DPN烙铁 424结合纳米和DPN技术的组合数据库 42550000个针尖环绕 426纳米记事簿 427基于PDMS印章的纳米尺度图案——DPN方式 428扫描探针接触印刷 429蘸笔纳米印刷的印章针尖 430两种技术的平衡 431纳米妖怪已经出瓶 参考文献 思考题更精细的化学图案工具 第5章纳米棒、纳米管和纳米线的自组装 51结构单元的组装 52模板法制备纳米线 53直径可控的金纳米棒 54组成可调的纳米棒 55条码纳米棒的正交自组装 56纳米盘编码 57表面增强拉曼光谱 58自组装纳米棒 59磁性纳米棒束 510磁性纳米棒与磁性纳米簇 511吸引生物分子 512多级有序纳米棒 513纳米棒器件 514用具有纳米孔道的模板制备纳米管 515由纳米棒层层沉积制备纳米管 516单晶半导体纳米线的合成 517气液固相纳米线合成 518纳米线取向生长的控制因素 519等离子体与催化的结合 520纳米线的量子尺寸效应 521单一来源的前驱体 522超临界流体——液态固态合成 523超细纳米线——纳米热电学 524多种组成和构型的纳米线 525纳米针 526操控纳米线 527膜泡中的纳米管和纳米线 528交叉的半导体纳米线——最小的发光二极管 529纳米线二极管和晶体管 530纳米线传感器 531纳米线催化电子器件 532纳米线异质结构 533纵向超晶格纳米线 534纳米离子学：纳米棒的离子交换 535同轴纳米线异质结构 536分支纳米线 537同轴门控纳米线晶体管 538垂直纳米线场效应晶体管 539集成金属半导体纳米线——纳米级电触点 540光子驱动纳米线激光 541电驱动纳米线激光 542紫外纳米线探测器 543复合纳米线 544用纳米线制备单晶纳米管 545纳米线的溶液相合成 546纺丝纳米线器件 547电纺丝法制备空心纳米纤维 548碳纳米管 549碳纳米管的结构和电学性质 550弹道传输 551碳纳米管纳米力学 552碳纳米管化学 553排成一行的碳纳米管 554碳纳米管光子晶体 555随心所欲地放置碳纳米管 556挑战纳米线间隙 557集成纳米线的纳米电子器件 558硅纳米线太阳能电池——自供电的纳米电子设备 559透明纳米电子电路 560压电式纳米线发电机 561碳纳米管无线电接收器 562硅纳米线纳米机电系统：高频谐振器和超高灵敏度质量监测系统 563记忆犹新的纳米线 564长篇大论之后的一点思考 参考文献 思考题线、棒、管、低维度 第6章纳米晶体的合成与自组装 61结构单元的组装 62纳米晶体、纳米簇还是纳米颗粒？ 63包覆半导体纳米晶体的合成 64纳米晶体箱中的电子和空穴 65纳米团簇相变 66观测纳米晶体的生长 67纳米烧杯中的纳米晶体 68包覆的金纳米晶体——纳米淘金潮 69硫醇配体包覆金纳米簇的单晶X射线衍射结构 610烷基硫醇包覆金纳米簇的检测 611包覆纳米晶体的分类 612纳米晶体的研究热潮 613包覆纳米晶体的结构和形貌 614烷基硫醇包覆银纳米晶体超晶格 615活性表面等离子体——可调的银纳米晶体超晶格 616纳米晶体组成的晶体 617导电的纳米晶体超晶格 618纳米协同效应 619如果你不喜欢有机物 620二元纳米晶体超晶格 621包覆磁性纳米晶体超晶格——高密度数据存储材料 622包覆纳米晶体的软印刷 623利用蒸发组织纳米晶体 624纳米“漏斗”底部的宝贝 625电致发光半导体纳米晶体 626全彩纳米晶体聚合物复合材料 627轻触纳米晶体开关 628光致变色的金属纳米晶体 629水溶性纳米晶体 630生物分子与包覆半导体纳米晶体 631用于癌症治疗的热纳米棒 632纳米金颜色的来源 633纳米晶体DNA传感器——精益求精 634识别指纹的纳米晶体 635DNA金联合探测汞 636纳米晶体半导体合金及其拓展 637核壳磁性合金纳米晶体 638纳米晶体的孔洞 639半导体纳米晶体的延伸和拓展 640无机树枝状结构 641超支化纳米晶体 642纳米金末端——纳米棒的接触 643纳米晶体二聚体、异质二聚体、异质三聚体和链的设计组装 644碳纳米团簇——巴基球 645用C60构筑纳米器件 646用C60进行碳催化 参考文献 思考题纳米晶体、量子点、量子尺度效应 第7章微球——来自烧杯的颜色 71自然界的光子晶体 72光子晶体 73光子学中的半导体 74缺陷，缺陷，还是缺陷 75用光来计算 76颜色调节 77将自然界的光子晶体技术用于实验室 78微球结构单元 79二氧化硅微球 710聚合物微球 711多层微球 712微球合成和微流体反应器中的微气泡产生 713图案化的微球——内部和外部 714微球自组装基础 715微球自组装——晶体和薄膜 716胶体晶体流体 717超越微球的面心立方堆积 718模板——限域作用和外延生长 719展开多彩的蛋白石地毯 720光子晶体球 721有识别能力的胶体晶体 722光子晶体纤维 723胶体晶体的光学性质——BraggSnell定律 724胶体晶体的基本光学性质 725如何才称得上完美 726开裂的矛盾 727合成完全光子带隙 728从介电微球牢笼里逃出——单分散金属微球的自下而上和自上而下合成 729写出缺陷 730智能化的平面缺陷 731更聪明的平面缺陷 732基于光的光开关 733热致变色胶体光子晶体开关 734液晶光子晶体 735内部的光源 736光子墨水 737全色光子晶体显示 738弹性光子晶体——彩色指纹提取与防伪 739磁调制的光子晶体——磁性液体颜色 740电场调制颜色的胶体晶体 741颜色振荡 742光子晶体传感器 743胶体晶体色谱 744穿过胶体晶体的高分子 745快速路上的慢光子 746增强的和方向依赖的光催化 747在硅太阳能电池中增强光电导率 748光子晶体加密 749美杜莎化学——石头的蝴蝶 750凝视光子晶体 参考文献 思考题胶体组装、胶体晶体、胶体晶体器件、结构颜色 第8章软结构单元构筑的微孔和介孔材料 81逃离沸石的囚笼 82多孔材料的元素组成 83微孔材料的模块自组装 84储氢配合物多孔材料 85结晶共价有机骨架材料 86微孔材料的总结与展望 87介观尺度软结构单元 88介观生长——界面和介观外延 89介观生长和拓扑缺陷 810介观生长——胶束还是液晶模板 811介观尺度的蛋白石结构 812设计介孔材料 813尺度调整 814介观结构与维度 815阳极氧化铝多孔膜中的介孔取向 816制备垂直取向的介孔孔道 817垂直取向介观孔道的其他方法 818电化学辅助组装垂直孔道的有序介孔二氧化硅薄膜 819介观形貌——球或其他形状 820有望用于高效液相色谱的有序介孔有机硅材料 821介观形貌——曲面形貌的可控合成 822介观形貌——手性介孔二氧化硅 823介观形貌——图案化薄膜，软印刷和微模塑形 824介观组成——前驱体的性质 825介孔孔壁的功能化 826骨架中的有机基团 827一步法合成介孔结构酚醛树脂材料和复制碳结构 828介孔复制 829有序介孔二氧化硅形貌的复制 830介观结构 831有序介孔二氧化硅中的近结晶孔壁 832介孔中的客体 833介孔二氧化硅纳米粒子用于智能药物缓释 834穿越不可透过膜 835包覆纳米晶体 836在介孔二氧化硅中标记时间——光学存储的新途径 837有序介孔二氧化硅——聚合物杂化材料 838介观化学——中间尺度上的材料合成 参考文献 思考题模板、前驱体、孔材料 第9章嵌段共聚物的自组装 91纳米化学中无处不在的聚合物 92嵌段共聚物自组装 93组装无机聚合物 94嵌段多肽 95嵌段共聚物的生物工厂 96嵌段共聚物薄膜 97电致有序 98嵌段共聚物的空间受限 99嵌段共聚物的三维空间受限 910纳米外延 911胶束制备 912活性嵌段共聚物产生的活性柱状胶束 913通过嵌段共聚物胶束的层层自组装构筑纳米孔抗反射涂层 914超分子组装 915超分子蘑菇结构 916来自光波尺度嵌段共聚物的结构颜色 917一维嵌段共聚物空间受限——多级布拉格反射镜 918颜色可调的嵌段共聚物凝胶布拉格反射镜 919驾驭刚性棒 920纳米结构陶瓷 921纳米单体 922嵌段共聚物刻蚀 923装饰嵌段共聚物 924嵌段共聚物的润湿性 925嵌段共聚物中的纳米线 参考文献 思考题嵌段共聚物自组装纳米结构 第10章生物材料与生物启示 101捷足先登的大自然 102模仿还是应用？ 103真假化石 104大自然的雕塑作品 105从古到今的合成形态学 106仿生学 107材料设计的生物启示 108生物矿化和仿生模拟 109形态合成——复杂形貌的无机材料 1010形态合成——棘皮动物与嵌段共聚物 1011磷酸铝的形貌 1012化学合成的人工骨骼 1013矿化纳米纤维 1014蚊眼仿生——合成抗雾表面 1015生物启发——化学驱动的纳米棒电动机 1016生物启发——向自然学习 1017生物启发——病毒外壳引导的纳米簇合成 1018生物材料——借助自然 1019闪金光的病毒 1020核酸引导的纳米簇组装 1021DNA编码的纳米簇链 1022用DNA构筑材料 1023用你的DNA画一个笑脸 1024细菌引导的材料自组装 1025借助病毒的组装 1026磁性蛛丝 1027用作掩模的S层蛋白 1028自上而下制备的光子晶体 1029生命形态的聚合物 1030选择性的表面结合 1031纳米线的进化 1032生物分子马达——随处可见的纳米机器 1033生物马达是如何工作的 1034行走的驱动蛋白 1035以肌肉为动力的纳米机器 1036细菌动力 1037ATP酶——生物马达纳米螺旋桨 1038来自生物的启示 参考文献 思考题有机质、生物矿化、仿生、生物启发 第11章大尺度结构单元的自组装 111超微米结构的自组装 112基于毛细作用的自组装 113大尺度多面体结构单元的“结晶” 114二维和三维电路和器件的自组装 115微米尺度平面结构单元的“结晶” 116带有图案化表面多面体的自构筑 117大尺度球形结构单元自组装成三维“晶体” 118合成的微机电系统？ 119接触带电——带电球的有序排列 1110磁性自组装 1111动态自组装 1112自主的自组装 1113自组装与合成生命 参考文献 思考题静态和动态，毛细作用，形状组装 第12章纳米及纳米之外 121自组装的未来 122微流体 123单纳米线太阳能电池 124可拉伸硅 125用金来抑制HIV 126变脸的纳米立方体 127纳米矿物质 128纳米火箭 129空心纳米结构 1210在纳米尺度上输运 1211用3D黏墨书写 1212纳米线掩模 1213液体激光器 1214用纳米线和纳米晶体修复 1215通过DNA组装纳米晶体 1216石墨烯——电子学的王子？ 1217自愈合材料 1218多铁性材料 1219材料的逆组装 1220更重要的——“下一代”材料 参考文献 思考题纳米集萃 第13章纳米化学实验室 131荧光纳米环阵列 132铁磁性纳米晶体阵列 133沸石膜 134电致变色的装置 135尺度减小的软印刷 136条码磁性纳米棒的自组装 137碳纳米管场发射显示器 138光导硒纳米线 139金属胶体 1310金属非金属转变 1311量子点的近红外发射 1312纳米烧杯中的纳米晶体 1313胶体光子晶体的指纹识别 1314胶态晶体的毛细管柱 1315低介电常数薄膜 1316嵌段共聚物蚀刻 1317病毒引导的矿化 1318生物材料模板 1319宏观尺度自组装 1320胶体晶体的形状 附录A“自组装”一词的起源 参考文献 附录B纳米化学的起源 参考文献 附录C纳米粒子的细胞毒性 参考文献 索引717