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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Tiekink, Edward R. T. (EDT)/ Vittal, Jagadese J. (EDT)

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2006-1

价格:2169.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780470022580

丛书系列:

图书标签:

晶体工程
结晶学
材料科学
supramolecular chemistry
晶体结构
分子识别
多晶型
氢键
配位化学
固体化学

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具体描述

Crystal engineering - where the myriad of intermolecular forces operating in the solid-state are employed to design new nano- and functional materials - is a key new technology with implications for catalysis, pharmaceuticals, synthesis and materials science. "Frontiers in Crystal Engineering" gathers personal perspectives, from international specialists working in molecular aspects of crystal engineering, on the practical and theoretical challenges of the discipline, and future prospects. These demonstrate the approaches that are being used to tackle the problems associated with the complexity, design and functionality of crystalline molecular solids. Topics include how intermolecular forces direct and sustain crystal structures functional engineering and design elements coordination polymers and network structures applications in green and pharmaceutical chemistry. "Frontiers in Crystal Engineering" is a useful guide to this exciting new discipline for both entrants to the field as well as established practitioners, and for those working in crystallography, medicinal and pharmaceutical sciences, solid-state chemistry, and materials and nanotechnology.

好的，这是一份为一本名为《Frontiers in Crystal Engineering》的书籍所撰写的，不包含该书内容的详细图书简介。 --- 图书简介：《前沿的科学探索与实践》导论：洞察前沿科学的脉络本书并非聚焦于晶体工程的特定领域，而是将读者带入一个更宏大、更具交叉性的科研前沿世界。我们旨在梳理当代科学研究中那些驱动创新、突破传统范式的关键领域和方法论。这是一部面向跨学科研究者、高阶学生以及对基础科学发展抱有浓厚兴趣的读者的指南，它描绘了一幅当代科学探索的广阔蓝图，重点关注理论构建、实验方法的革新以及跨领域知识的深度融合。本书的基调是前瞻性的，我们力求捕捉那些正在形成、尚未完全固化的新兴科学思潮。它不涉及任何关于晶体结构生长、特定材料合成或晶体缺陷分析的细节，而是将注意力投向更基础的科学范式转变。第一部分：计算科学与数据驱动的范式革命现代科学的进步已与计算能力的爆炸式增长密不可分。本部分深入探讨了计算科学如何重塑研究范式，强调大数据、人工智能与机器学习（AI/ML）在复杂系统分析中的应用，而非聚焦于特定材料的模拟。第一章：复杂系统建模的演进本章考察了从经典确定性模型向统计力学和混沌理论的过渡。重点讨论了如何有效地处理非线性动力学系统中的不确定性，以及构建能够准确预测宏观行为的微观模型所面临的挑战。我们探讨了网络科学（Network Science）在解析大规模相互作用系统中的作用，例如生态网络、社会结构或复杂反应路径的拓扑分析，强调图论在数据结构化中的核心地位。第二章：机器学习在基础科学中的角色这一章侧重于AI/ML技术作为“加速器”的角色，而非作为特定工程问题的解决方案。我们分析了深度学习（Deep Learning）架构，如图神经网络（GNNs）和变分自编码器（VAEs），如何被用来在海量、异构数据集中发现未知的底层规律和特征表示。讨论将集中在模型的泛化能力、可解释性（Explainable AI, XAI）的必要性，以及如何设计实验和数据采集流程来最小化偏差，确保计算发现的科学可靠性。第三章：高性能计算与仿真伦理随着模拟规模的扩大，对计算资源的依赖日益增加。本章审视了量子计算（Quantum Computing）的近期前景及其对模拟化学、物理的潜在颠覆，区分了当前“嘈杂中等规模量子”（NISQ）设备的实际局限与远期潜力。同时，我们探讨了在数据密集型研究中，如何维护数据完整性、确保模型透明度以及应对“计算黑箱”带来的科学伦理挑战。第二部分：跨界融合：新材料与生命科学的交汇点科学前沿往往出现在传统学科的边界。本部分关注那些依赖于多学科知识融合才能取得突破的领域，着重于方法论的创新，而非特定的材料或生物结构。第四章：自下而上组装的普适原理本章探讨了受控组装过程的通用设计原则，这超越了单一的分子或原子尺度。讨论的焦点在于信息熵在指导组装过程中的作用，以及如何通过精巧的设计来编码复杂的功能性结构。内容涵盖了如何利用响应性环境（如光照、pH值变化）来触发或调控组装的动态过程，强调过程控制的精细化管理，而非关注最终产物的具体形态。第五章：生物物理学中的新颖探针技术本部分转向生命科学的前沿工具。我们考察了开发新一代成像技术和传感器的核心挑战，这些技术必须具备极高的时空分辨率和生物相容性。探讨内容包括单分子跟踪方法的局限性改进，以及如何设计非侵入性的活体示踪剂来监测细胞内亚微米尺度的动态事件。重点在于探针本身的物理化学设计原则，以及如何最小化探针与被研究系统的相互干扰。第六章：界面科学与受限空间效应科学中的许多关键现象发生在界面——宏观物质的交界处。本章深入研究了尺寸效应如何改变物质的基本属性，特别是当体系被限制在纳米级或更小的空间内时。我们分析了界面电荷转移、界面应力与传质（Mass Transport）在受限几何结构中的独特行为。讨论将侧重于理解这些“边界条件”如何支配整体系统的功能表现，比如在多孔介质中的输运现象，或是固-液界面的润湿动力学。第三部分：基础理论的重构与新颖实验设计科学进步需要理论框架的革新，同时也需要能够验证或证伪这些新理论的革命性实验方法。本部分探讨了这些基础性的思维转变。第七章：非平衡态热力学与耗散系统本书将审视传统热力学在描述远离平衡的动态系统时的不足。重点讨论了非平衡态热力学的核心概念，如弗鲁斯特（Fluctuation）理论和昂萨格倒易关系的现代应用。我们分析了如何量化开放系统中能量耗散的速率，以及如何通过优化能量输入路径来实现特定功能输出，这对于理解所有自发进行的过程至关重要。第八章：高通量实验与自动化科学实现真正的科学前沿探索，需要超越传统的手动操作。本章详述了自动化平台的设计哲学，它们如何集成机器人技术、微流控（Microfluidics）以及实时数据分析。核心关注点在于如何构建一个闭环系统（Closed-Loop System），使得仪器能够自主地根据前一轮实验的结果修改实验参数，从而系统性地探索巨大的实验参数空间，大幅加速科学发现的进程。第九章：测量限制与不确定性的量化任何科学发现都必须伴随着对其测量极限的清醒认识。本章深入探讨了量子测量理论中的海森堡不确定性原理在实际实验设计中的体现，以及如何设计实验来更精确地量化系统参数的内在不确定性。讨论将聚焦于如何构建“最优测量方案”，以最小化误差对系统理解的干扰，并强调在分析复杂数据时区分系统误差与统计噪声的重要性。结论：通往未来研究的路线图本书的最后部分总结了当前科学探索中那些共同的、驱动未来进步的主题：对信息处理、对动态过程的精确控制，以及对跨尺度现象的统一描述。我们勾勒出未来十年内，科研工作者应如何培养跨学科思维，利用计算工具，并设计出能够揭示自然界深层机制的实验范式。本书旨在为读者提供一个工具箱和一张地图，指引他们穿越当前科学研究中最具挑战性、也最富回报的前沿领域。