Nanotubes and Nanowires pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Burke, Peter John 编

出品人:

页数:117

译者:

出版时间:

价格:$ 65.54

装帧:HRD

isbn号码:9789812704351

丛书系列:

图书标签:

纳米管
纳米线
纳米技术
材料科学
电子学
物理学
化学
工程学
纳米材料
碳纳米管

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具体描述

The field of nanotubes and nanowires is evolving at a rapid pace, with many potential applications in electronics, optics, and sensors, to name a few. In this book, various prominent researchers summarize our current understanding of these new materials systems, as well as some of these potential applications. A snapshot of the state-of-the-art in the field of nanowires and nanotubes, the contributions give an instructive mix of experimental, theoretical, and visionary material to give the reader an indication of where the field is now, and where it is going. With several points of view represented, including academic theoreticians, academic experimental device engineers, and industry researchers from well-known semiconductor companies, Nanotubes and Nanowires is an essential source of reference for physicists, chemists, materials scientists, and graduate students interested in keeping abreast of the latest developments in nanotechnology.

好的，以下是一本名为《Nanotubes and Nanowires》的图书的详细简介，内容完全围绕该主题展开，力求详实且自然流畅： --- 书籍简介：《纳米管与纳米线：结构、性质与前沿应用》作者：[此处可想象性地填写数位该领域资深学者的名字，例如：张宏伟教授, 李明博士等] 出版社：[此处可想象性地填写一家权威科学出版社的名称，例如：精密材料科学出版社] --- 内容概述：构建与操控的尺度革命《纳米管与纳米线：结构、性质与前沿应用》是一部全面而深入的专著，系统梳理了过去二十年来，在碳纳米管（CNTs）和各种无机纳米线（如硅、半导体氧化物、金属化合物）领域取得的突破性进展。本书不仅是材料科学、凝聚态物理和化学领域研究人员的重要参考工具书，更是面向高年级本科生、研究生以及相关工业界工程师的进阶教材。本书的独特之处在于，它超越了单一材料的描述，将结构迥异但概念相通的一维（1D）纳米结构置于同一框架下进行探讨，强调了维度限制如何赋予这些材料超越其块体对应物的独特电子、光学和力学性能。全书结构严谨，从基础理论出发，逐步深入到合成的精妙控制和颠覆性的应用潜力。第一部分：理论基础与结构表征（第1章至第4章）本部分奠定了理解纳米管与纳米线特性的物理学和化学基础。第1章：纳米尺度的物理学基石本章首先回顾了量子尺寸效应、表面能和界面效应在纳米尺度下的显著性。重点阐述了范德华力、π-π堆叠等在控制纳米管聚集和组装中的关键作用。通过对比块体材料与一维纳米结构的能带结构差异，解释了量子限制如何导致能带间隙的拓宽或收窄，为后续讨论其电子特性奠定理论基础。第2章：碳纳米管的拓扑学与电子结构作为纳米结构研究的里程碑，碳纳米管（CNTs）的结构复杂性被细致解析。本章详细讲解了卷曲向量（Chiral Vector）的概念，如何精确预测单壁碳纳米管（SWNTs）是金属性还是半导体性。深入分析了Kohn异常在声子谱中的体现，以及狄拉克锥的电子特性对新型电子器件的意义。对于多壁碳纳米管（MWNTs），则侧重于层间耦合效应的理论模型。第3章：无机纳米线的晶体学与能带工程本章聚焦于基于硅、锗、氧化锌（ZnO）、氮化镓（GaN）等半导体材料的纳米线。重点讨论了晶面指数对生长形态的影响，例如，ZnO纳米线的极性对压电效应的决定性作用。引入了格里菲斯理论（Griffith’s theory）在理解纳米线缺陷与断裂韧性中的应用，并探讨了通过掺杂或应变工程（Strain Engineering）来调控其能带结构的先进方法。第4章：先进表征技术在1D材料中的应用精确的结构表征是研究纳米材料的关键。本章详述了如何利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）分辨纳米管的壁厚和晶界，以及原子力显微镜（AFM）配合电学测量（如KPFM）来映射纳米线表面的电势分布。此外，还深入讨论了拉曼光谱（Raman Spectroscopy）在区分金属/半导体CNT、确定其直径和应力状态中的敏感性。第二部分：合成技术与可控制备（第5章至第7章）本部分将叙述的重点从“是什么”转向“如何造”。控制纳米管和纳米线的直径、长度、纯度及取向是实现其功能化的前提。第5章：碳纳米管的生长工艺详细介绍了主流的碳纳米管合成方法。对于化学气相沉积（CVD），深入剖析了催化剂纳米颗粒的尺寸、成分（Fe, Co, Ni等）与产物结构（SWNT/MWNT比率）之间的复杂关系。对比了电弧放电法和激光烧蚀法在制备高结晶度CNT时的优劣，并探讨了气相和固相催化剂的反应动力学差异。第6章：模板法与自组装在纳米线合成中的应用本章集中于无机纳米线的可控生长。阳极氧化铝（AAO）模板法如何通过精确控制孔径尺寸来限制纳米线的直径，并讨论了通过电化学沉积或溶胶-凝胶法填充模板的机制。此外，阐述了蒸汽-液-固（VLS）生长机理在精确控制半导体纳米线沿特定晶向生长的过程，包括液滴的润湿性和扩散控制。第7章：溶液法的高效合成与后处理溶液合成因其成本效益高和易于大规模化而受到关注。本章探讨了水热合成法（Hydrothermal Synthesis）和溶剂热法如何通过精确控制pH值、温度和反应时间来引导纳米线形成特定的形貌（如花状、针状或盘状）。重点关注了从合成产物中分离金属性和半导体性CNT的复杂挑战，包括密度梯度超速离心（DGUC）和选择性氧化脱除法。第三部分：集成与前沿应用（第8章至第11章）本部分是全书的落脚点，展示了这些一维结构如何被整合进实际设备中，驱动下一代技术变革。第8章：电子学与器件集成纳米管和纳米线作为下一代晶体管（FETs）沟道材料的潜力被深入挖掘。本章分析了接触电阻对纳米线器件性能的限制，并介绍了优化金属-半导体界面工程的方法。探讨了基于CNT的透明导电薄膜在柔性显示器中的表现，以及纳米线阵列在记忆器件（RRAM）中的应用潜力。第9章：能量转换与存储在能源领域，一维结构提供了极高的比表面积和快速的电荷/离子传输路径。本章重点介绍了： 1. 纳米线基太阳能电池：如何通过提高光吸收和载流子分离效率来提升效率。 2. 超级电容器：基于高导电性CNT网络或高容量金属氧化物纳米线构建的电极材料。 3. 燃料电池：高导电CNT作为催化剂载体的作用及其对铂族金属分散性的影响。第10章：传感与生物医学纳米管和纳米线对环境变化的极度敏感性使其成为理想的传感器元件。本章详细介绍了基于费米能级调控的化学传感器（检测气体分子、pH值）的工作原理。在生物医学方面，深入讨论了功能化纳米管在靶向药物递送中的应用，以及生物相容性纳米线在神经接口和细胞电生理记录中的前景。第11章：力学、热学特性与结构复合材料本章阐述了纳米管和纳米线卓越的本征力学性能（极高的拉伸强度和弹性模量）。讨论了如何将这些纳米增强剂集成到聚合物或金属基体中，制备出超高强度、轻量化的纳米复合材料。此外，还涵盖了如何利用纳米管的低热导率特性制造热电材料，实现热能到电能的有效转换。总结与展望本书的最后部分对当前研究的瓶颈（如：规模化制备的均匀性、接触电阻优化、长期稳定性）进行了批判性总结，并对未来十年内纳米管和纳米线领域可能取得的突破（如：拓扑绝缘体纳米线、量子计算元件中的应用）进行了展望。 --- 适用读者：材料科学家、物理学家、化学工程师、微电子和光电子领域的研发人员，以及对纳米技术有浓厚兴趣的专业人士和学生。本书特点：结构逻辑严密，理论深度与实验细节并重，配有大量高清结构图和器件性能曲线，是全面掌握一维纳米材料的权威指南。