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出版者:清华大学出版社

作者:乌美娜

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2002-3-1

价格:13.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302012146

丛书系列:

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探索现代科学前沿：化学、材料与能源的宏大叙事 一部全面梳理当代化学科学、材料工程及能源技术发展脉络的综合性著作 本书旨在为高等院校化学、材料科学、化学工程、应用物理以及能源科学等相关专业的师生、科研人员以及致力于行业前沿探索的工程师们，提供一个全面、深入且具有高度前瞻性的知识图谱。我们摒弃了对基础中学教学内容或单一课程资源的简单汇编，而是将视角聚焦于21世纪以来，化学核心理论的突破性进展、新兴功能材料的革命性应用，以及应对全球能源挑战的关键技术路径。 本书结构宏大，内容涵盖了从微观量子化学的精妙计算到宏观工业化转化的广阔领域，共分为六大部分，精选了数百个具有里程碑意义的研究方向和技术案例。 --- 第一部分：理论化学的深度挖掘与计算范式革新 本部分深入探讨了现代化学理论体系的基石及其计算方法的飞跃。我们着重分析了密度泛函理论（DFT）的最新发展，特别是如何通过改进泛函（如基于扫描的混合泛函和双重参考方法）来精确描述长程相关作用力（如范德华力）在复杂体系（如生物分子识别和固态电解质界面）中的影响。 重点章节包括： 1. 高精度量子化学方法论的突破： 详述了耦合簇方法（CCSD(T)）的扩展应用，以及如何在可接受的计算成本下，实现对复杂过渡金属配合物和有机光催化剂激发态的准确描述。 2. 机器学习在化学模拟中的集成： 介绍如何构建和训练原子势能面（Neural Network Potentials, NNP），以实现超越分子动力学限制的长时间、大尺度模拟，特别是在高熵合金的微观结构演化预测中的应用。 3. 非平衡态化学动力学： 探讨了瞬态吸收光谱（TA）结合时间分辨密度泛函理论（TD-DFT）在解析光化学反应中超快电子转移和能量弛豫机制中的作用。 --- 第二部分：新一代功能材料的分子设计与结构控制 本部分聚焦于突破传统材料性能瓶颈的前沿研究，重点阐述了如何通过精确调控原子和分子层面的结构，来赋予材料全新的功能特性。 2.1 拓扑材料与二维异质结构 深入剖析了拓扑绝缘体、拓扑半金属等奇异电子态材料的物理化学本质。详细介绍了范德华异质结的构建策略，例如利用层间距和扭转角（魔角石墨烯以外的新兴扭曲系统）来调控电子带隙和电荷传输特性，这对于开发下一代低功耗电子器件至关重要。 2.2 多孔框架材料的精细调控 不再仅仅是介绍传统的MOFs和COFs，本书着重讨论了动态多孔材料（Porous Coordination Polymers, PCP）的“响应性”，例如其在压力、温度或特定分子（如挥发性有机物或特定气体污染物）刺激下的结构相变与孔道尺寸的自适应变化，这在分子筛分和选择性吸附方面具有革命性潜力。 2.3 智能响应与自修复聚合物 介绍了基于超分子化学原理设计的动态共价键网络（如Diels-Alder反应、硫醇-烯点击化学）在实现材料自修复、形状记忆和可逆加工性方面的最新进展。深入分析了这些材料在软体机器人和生物医学植入领域的应用前景。 --- 第三部分：面向可持续性的催化科学前沿 催化是化学工业的命脉。本部分将目光投向了如何通过创新催化剂设计，实现更少的能耗、更高的原子经济性和更绿色的合成路线。 1. 单原子催化（SACs）的深化应用： 详细解析了如何通过精确调控金属原子在载体上的电子态和几何构型，以实现对复杂有机合成（如C-H键活化）和电化学反应（如析氧反应OER）的卓越活性和选择性。 2. 光/电催化协同作用： 重点阐述了PEC（光电化学）电池中光阳极材料（如高性能钙钛矿、黑硅基材料）与半导体光敏剂的界面电荷分离效率优化策略。 3. 非贵金属与仿生催化： 探讨了铁、钴、镍等储量丰富的元素如何通过模仿酶的活性中心结构（如模拟含铁血红素），在高效率、低成本条件下实现对甲烷活化、二氧化碳还原等挑战性转化的能力。 --- 第四部分：能源存储与转换技术的深度融合 随着全球能源结构的转型，高效、安全、长寿命的储能系统成为核心议题。本部分聚焦于超越传统锂离子电池的下一代技术。 4.1 固态电解质的界面难题 全面比较了聚合物基、硫化物基和氧化物基固态电解质的离子电导率和机械性能。核心内容在于解决固-固界面处苛刻的接触电阻、锂枝晶的生长抑制以及电极/电解质界面的稳定化学环境构建。 4.2 新型电化学体系 深入分析了金属空气电池（如锂-硫、锂-氧）中对多硫化物穿梭效应的抑制机制，以及钠离子/钾离子电池中对高容量负极材料（如硬碳、过渡金属氧化物）的结构设计策略，以期实现更低成本的大规模电网储能。 4.3 燃料电池技术升级 着重于质子交换膜燃料电池（PEMFC）中非贵金属催化剂的长期稳定性研究，以及固体氧化物燃料电池（SOFC）中新型电解质和电极材料的低温运行优化方案。 --- 第五部分：生物与化学的交叉领域：化学生物学前沿 本部分关注化学工具如何赋能生命科学研究，特别是在分子探针、药物递送和合成生物学方面。 1. 先进分子探针与成像： 介绍基于上转换纳米粒子（UCNPs）和斯托克斯频移优化的近红外荧光探针，它们如何实现在活体深层组织中对氧化应激、特定酶活性或pH梯度的实时、高灵敏度监测。 2. 靶向药物递送系统（DDS）： 详细阐述了pH敏感/氧化还原敏感型聚合物胶束的设计原理，以及如何利用表面配体靶向技术，提高抗肿瘤药物在病灶部位的富集效率，减少全身毒副作用。 3. 化学蛋白质修饰与合成生物学： 探讨了非天然氨基酸的引入技术，以及基于点击化学在蛋白质标记和活体生物正交反应中的最新应用，为蛋白质工程开辟了新途径。 --- 第六部分：环境化学与可持续性工程的新路径 本部分探讨了化学方法在解决环境污染和资源循环利用中的关键作用。 1. 水处理的高级氧化工艺（AOPs）： 侧重于类芬顿反应在非均相催化剂（如纳米铁基材料）上的优化，以有效降解难降解有机污染物（如抗生素和内分泌干扰物）。 2. 二氧化碳捕集与转化（CCU）： 除了传统的胺吸收法，本书重点分析了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在高效捕集CO2后的选择性催化转化，将其转化为高附加值化学品（如甲醇、合成燃料）的最新反应路径。 3. 塑料化学回收与解聚： 介绍了利用催化剂和特定的溶剂体系实现聚合物的化学“逆合成”，例如选择性解聚PET或聚烯烃至原始单体的循环再生技术，这是实现循环经济的关键技术瓶颈之一。 --- 总结： 本书并非基础知识的复述，而是一份面向未来、汇集了全球顶尖实验室最新研究成果的“路线图”。它要求读者具备扎实的化学、物理基础，并渴望在学科交叉领域进行深度探索。通过阅读本书，读者将能够清晰地把握当前化学科学最活跃、最有前景的研究方向，为未来的学术创新和工业应用奠定坚实的基础。

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我以一名初中化学教师的视角来看待这本书，它的价值主要体现在对实验资源的高效整合上。我们都知道，化学教学的难点之一在于很多重要的化学反应和现象难以在标准教室环境下安全或清晰地展示。这本书在“化学反应原理与现象”这一章节中，收录了大量高清晰度的微观粒子模拟软件的资源链接，这对于讲解分子结构和化学键形成过程简直是神来之笔。我曾经为了给学生展示盐酸与碳酸钙反应的微观过程，花费了数周时间寻找合适的动态演示，而这本书直接将几个权威的学术资源整理了出来，连同使用指南都大致囊括进去了。此外，它对“安全教育与虚拟实验室”的侧重也让我印象深刻。在当前对学校实验室安全要求日益严格的背景下，能提供稳定可靠的虚拟实验平台链接，无疑是为一线教学提供了巨大的支持。它不像市面上很多教辅资料那样停留在理论层面，而是紧密贴合教学实践中的痛点，这种实用主义的编纂风格，非常对我的胃口。

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这本书的编排结构，可以说体现了一种跨学科整合的智慧，这对于当前推行STEAM教育的背景下，显得尤为重要。我注意到，它在“热力学与能源”这部分内容中，巧妙地穿插了与环境科学和材料学相关的网络资源。例如，它不仅提供了纯物理的热力学定律解释网站，还链接到了一些关于可再生能源技术进展、新型电池材料研发进度的科普网站。这对于培养学生的科学视野和批判性思维至关重要。很多学生在学习完基础的物理化学定律后，会感到知识与现实脱节，而这本书提供的这些前沿资源，正好架起了理论与应用之间的桥梁。它似乎在暗示编者希望使用者能跳出传统的学科边界，去探索知识的交叉融合点。这种前瞻性的资源导向，让这本书的价值远超一个简单的“索引”范畴，更像是一份面向未来教育的资源蓝图。

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作为一名对教学质量要求较高的资深教师，我对工具书的“可靠性”和“权威性”有着近乎苛刻的标准。这本《中小学课程网络资源索引 物理化学分册》在这方面做得相当出色。我注意到书中对资源来源的筛选标准似乎非常严格，很多链接指向的都是教育部的直属机构、国家重点实验室的科普平台，或者是经过同行评审的学术资源库，而非那些鱼龙混杂的个人博客或商业推广网站。这种对信息源头的把控，极大地提高了我们备课的效率和质量的信心。特别是在涉及一些敏感或存在争议的科学理论（比如某些新兴的物理模型）时，书中提供的资源往往是平衡且客观的。它没有倾向于宣扬某一派观点，而是提供了多个角度的资料供教师自行判断和选择，体现了一种严谨的学术态度。这种对信息质量的坚守，是这本书区别于市面上其他粗制滥造的网络资源指南的关键所在。

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我从一个更侧重于提升学生自主学习能力的教研组长的角度来评价此书。这本书的真正威力在于它对“分层学习”的支持。索引中对不同难度等级的资源进行了细致的标记，这在传统的纸质教材或一般的网络资源集合中是很难实现的。比如，对于“量子力学基础概念”的介绍，它清晰地区分了“面向初中生趣味引入”、“面向高中生科普探索”和“面向竞赛选手的深入研究”三个层级的网络教程和互动模块。这使得我们可以根据班级内不同层次学生的实际需求，快速精准地推送个性化的学习材料。我们组内教师现在备课时，不再需要从零开始搜集补充材料，而是可以直接根据这本书的指引，为学有余力的学生提供“跳出课本”的挑战性任务，同时为基础薄弱的学生找到更形象易懂的辅助讲解资源。这种对个体化学习路径的细致考量，使得这本索引成为了我们教研组提升整体教学效率和学生成绩的隐形“加速器”。

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这本《中小学课程网络资源索引 物理化学分册》简直是教育工作者的福音，我刚翻阅了它一部分内容，就被其详尽和系统性所折服。它并非那种枯燥的目录堆砌，而是真正深入到了各个知识点的网络资源海洋中去进行梳理和筛选。举例来说，它对牛顿力学部分资源的介绍，不仅仅是简单地列出几个网站链接，而是细致地划分了“理论模型可视化工具”、“经典实验模拟平台”以及“历年竞赛真题解析库”等多个维度。我特别欣赏它对“可视化工具”的推荐，这些工具往往能将抽象的物理概念具象化，比如行星运动的拉格朗日点模拟，对于初高中学生理解起来就容易多了。更难能可贵的是，索引中对资源的更新频率和适用年级的标注非常清晰，这极大地节省了我们教师在海量信息中筛选有效资源的时间。我甚至发现了一些国内顶尖大学开放课程（MOOCs）的物理化学入门模块链接，这些资源质量极高，如果不是专业人士带着经验去搜索，普通教师很难在浩如烟海的互联网中精准定位。总而言之，这本书就像是一张精心绘制的数字地图，指引我们在广阔的网络教育资源中高效、准确地找到高质量的“宝藏”。

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