分子材料设计

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出版者:化学工业出版社
作者:西蒙
出品人:
页数:383
译者:杨小震
出版时间:2006-4
价格:75.00元
装帧:
isbn号码:9787502577728
丛书系列:
图书标签:
  • 对称性与高分子功能材料
  • 分子材料
  • 材料设计
  • 计算化学
  • 材料科学
  • 分子模拟
  • 密度泛函理论
  • 材料基因组
  • 新材料
  • 功能材料
  • 计算机辅助设计
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具体描述

本书展示给我们一个耳目一新的名词:系统化学(systemic chemistry)。它涉及的内容包括设计和构造由一些相互作用的个体所构成的体系。也就是说它遵循这样一条主线:分子单元(分子工程)→分子材料(超分子工程)→(物理性质)→器件→体系。这实质上也是一个多尺度材料设计的思想。本书正是在这样的思路下写成的。它集化学、物理学、材料科学以及应用数学于一体,符合这个时代从事上述领域研究的科研人员需求。

  分子设计及自组装是当代材料科学与技术领域研究工作的热点,它涉及了物理、化学、数学,特别是对称性方面的知识。本书从基本概念入手,全面介绍了分子材料设计的原理以及分子功能化方面的内容。主要包括:分子自组装基本概念和原理、对称性、分子介质中的相互作用和组装、分子半导体、分子电介质、分子材料的工业应用。本书特点是强调概念和科学原理,避免繁杂公式的推导,集思想性、知识性和可读性于一体。本书适合于从事材料科学、化学、物理学以及应用数学方面的科研人员使用,也可作为高等院校相关专业研究生及高年级本科生的学习参考书。

《微观世界的蓝图:新材料的结构与性能之辩》 在原子与分子的舞蹈中,隐藏着物质的无限可能。本书并非聚焦于“分子材料设计”这一具体领域,而是将视野投向更广阔的材料科学前沿,深入探讨物质在微观层面上的结构如何决定其宏观性能,以及我们如何通过理解这些基本原理,去创造出前所未有的新型材料。 我们将一同踏上一段探索之旅,从原子尺度上的相互作用出发,追溯到晶体结构、聚合物链构象、纳米颗粒的形貌等不同层级的组织方式。本书将细致剖析这些结构特征,例如,金属中的晶格排列如何影响其强度与导电性;高分子链的缠结与取向如何决定塑料的韧性与透明度;纳米材料的尺寸效应和表面性质又如何催生出独特的催化、光学或磁学特性。我们不会止步于简单的描述,而是力求揭示其背后的物理和化学机制,让你能够理解“为什么”而非仅仅“是什么”。 本书的一大亮点在于,我们将系统性地介绍理解和预测材料性能的关键理论工具。从量子力学在电子结构计算中的应用,到分子动力学模拟在追踪原子运动中的作用,再到统计力学在理解材料宏观行为中的地位,我们将循序渐进地讲解这些强大的分析手段。这些工具不仅是科学家进行研究的基石,也为工程师理解和优化材料提供了科学依据。你将了解到,如何通过计算机模拟来预测材料在不同温度、压力或应力下的表现,如何设计出具有特定电子或光学响应的材料,以及如何通过精细调控微观结构来获得期望的宏观性能。 除了理论的深度,本书也极其注重材料的实际应用与前沿进展。我们将聚焦于那些正在改变世界的材料创新,例如,用于能源存储和转化的新型电池材料;能够高效捕获和转化太阳能的光伏材料;具备自修复和智能响应特性的先进聚合物;以及在生物医学领域展现出巨大潜力的纳米载药系统和生物相容性材料。我们会探讨这些材料的研发挑战,以及它们如何突破现有技术的瓶颈,为社会的可持续发展和人类的福祉贡献力量。 本书还将深入探讨材料的制备方法与性能表征技术。从传统的化学合成与物理加工,到先进的自组装技术、3D打印等增材制造工艺,我们将介绍各种制备新材料的策略。同时,一系列先进的表征技术,如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、核磁共振(NMR)以及各种光谱学技术,将作为我们“看见”和“理解”材料微观结构的眼睛。我们会阐释这些技术如何揭示材料的形貌、相结构、化学组成和电子态,从而为材料的研发提供关键性的反馈。 《微观世界的蓝图:新材料的结构与性能之辩》旨在为对材料科学感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角。无论你是化学、物理、工程或其他相关领域的学生,还是希望拓展知识边界的研究人员或技术人员,本书都将是你探索物质奥秘、理解材料科学核心原理的绝佳伴侣。通过本书,你将学会如何从微观的原子和分子层面出发,理解物质的本质,进而为创造更美好、更智能、更可持续的未来贡献你的智慧。这不仅仅是一本书,更是一次关于物质可能性的深度探索。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的装帧和排版也值得称赞,大量高质量的分子结构图和晶体结构投影图,使得阅读过程中的视觉体验非常流畅。但在内容组织上,我注意到它似乎有意地将不同的功能材料体系(如能源、光电、生物医用)穿插进行,而不是采用传统教材那种按“材料类型”划分的结构。这种编排方式的好处是能时刻提醒我们,设计原理是共通的,不同的应用场景只是对特定性质的优化需求不同。我发现自己经常在阅读某一章节时,会回溯到前面章节讲到的电子转移理论,然后立刻将知识点联系起来。然而,这种跳跃性也要求读者具备一定的跨领域知识储备。对于纯粹专注于某一小方向的研究生来说,初次接触时可能会感到信息密度过高,需要反复咀嚼才能消化其精髓。这本书更像是一本高阶的“思想激发录”,而不是一本入门的“工具书”,它推动你去主动建立知识间的联系,而不是被动地接收被组织好的信息块。

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这本《分子材料设计》的书,我从头到尾拜读了一遍,感觉像是被带入了一个全新的、充满无限可能的微观世界。首先,它的叙述方式非常引人入胜,不像很多专业书籍那样干巴巴地罗列公式和数据。作者似乎很擅长“讲故事”,把那些抽象的分子结构和它们在宏观世界中展现出的奇妙性能紧密地联系起来。比如,书中对一些新型有机半导体材料的介绍,我印象特别深刻,它不是简单地告诉我这个材料的能带结构如何,而是深入浅出地解释了为什么这种特定的分子堆积方式会导致优异的电荷迁移率,甚至还探讨了如何通过微调侧链来优化薄膜形貌,进而提升器件效率。这种从“设计理念”到“实际性能”的完整闭环思考,极大地拓宽了我对材料科学的认知。阅读过程中,我常常需要停下来,对照着图示反复琢磨,尤其是在涉及复杂的手性分子自组装那一章,作者用极其精妙的语言描绘了熵和焓在驱动这些自下而上的过程中的微妙平衡。整体来说,这本书为我提供了一个强大的思维框架,让我不再仅仅关注已有的材料,而是学会了如何去“想象”并“构筑”未来需要的分子。

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这本书的阅读体验可以说是酣畅淋漓,但同时也是一种智力上的挑战,因为它要求读者保持极高的专注度。书中对于“结构-性能关系”的探讨,达到了令人惊叹的细腻程度。举个例子,在讨论功能性聚合物的合成和表征时,作者不仅仅罗列了聚合反应的机制,更深入挖掘了聚合度、分散度对最终材料宏观力学性能的非线性影响。我尤其喜欢作者在解释这些复杂现象时所采用的类比和图示,它们往往能瞬间点亮那些晦涩难懂的概念。比如,书中用“乐高积木”的比喻来解释共价有机框架(COFs)的晶体缺陷控制,生动地说明了为什么微小的反应条件波动会导致孔隙率的巨大差异。不过,对于希望快速找到具体合成步骤的读者来说,这本书可能不是最佳选择,因为它更侧重于背后的“设计原理”和“底层逻辑”,而不是操作层面的“菜谱”。它培养的是一种从第一性原理出发解决问题的科学家思维,而非简单的技术执行者。

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说实话,我一开始对这本书抱着比较审慎的态度,因为“分子设计”这个领域包罗万象,很容易写得浮于表面。但是,这本书的深度和广度都超出了我的预期。它在方法论上的阐述极为扎实,尤其是在计算化学模拟与实验验证相结合的章节,给出了大量详实的案例分析。我特别欣赏作者没有将计算模拟视为一个黑箱工具,而是细致地剖析了不同密度泛函理论(DFT)在预测分子间作用力和激发态性质时的优劣势,以及如何通过引入更精细的修正项来克服传统模型的局限性。对我个人而言,最大的收获在于对高通量筛选策略的理解。作者清晰地展示了如何利用机器学习和人工智能技术,从海量的虚拟分子库中快速锁定有潜力的候选者,这种前瞻性的方法论介绍,让这本书不仅仅是回顾经典,更是指明了未来材料创新的方向。虽然有些前沿的计算细节需要具备一定的背景知识才能完全吸收,但即便是初学者,也能从中感受到跨学科交叉融合的巨大能量。

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我最欣赏这本书的一点是其对“可持续性”和“环境友好”的关注,这在当前材料科学界越来越重要,但常被主流设计书籍忽略。在探讨新型催化剂分子筛的章节中,作者不仅介绍了如何通过精确控制孔径来提高选择性,还专门辟出篇幅讨论了绿色溶剂在材料合成中的应用潜力,以及如何设计易于回收和再利用的功能分子。这种对材料全生命周期的考量,体现了作者深厚的行业洞察力。书中对于一些生物相容性材料的设计思路也很有启发性,它强调了在分子层面如何平衡强度、降解速率和细胞毒性,这种多目标优化问题,正是未来材料设计中最大的挑战之一。总而言之,读完这本书,我感觉我的“设计雷达”被彻底校准了——它不再仅仅关注性能的极限突破,更关注如何以更聪明、更负责任的方式去实现这些突破。这不仅仅是一本专业参考书,更像是一部对未来材料科学伦理和方向的深刻探讨。

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很清新的东西,但实在不好懂。

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