Applied Genetics in Healthcare pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Routledge

作者:Williams, Janet

出品人:

页数:274

译者:

出版时间:

价格:$ 97.18

装帧:Pap

isbn号码:9781859962749

丛书系列:

图书标签:

• 遗传学
• 医疗保健
• 基因组学
• 精准医疗
• 遗传检测
• 基因治疗
• 遗传咨询
• 疾病基因
• 分子诊断
• 生物技术

《空间结构与材料科学前沿探索》 导言：构建新时代的物质基础 当前，人类对物质世界的理解正以前所未有的速度深化，尤其是在微观尺度的结构控制和宏观尺度的功能集成方面。这不仅是基础科学研究的核心议题，更是推动新材料、新能源、信息技术等关键领域突破的驱动力。《空间结构与材料科学前沿探索》一书，聚焦于材料设计中的空间维度，系统梳理了从原子、分子到纳米尺度，再到宏观器件层面，结构如何决定性能，以及如何通过精确的结构调控来实现材料功能的最优化。本书旨在为材料科学家、化学家、物理学家以及相关工程技术人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架。 第一部分：基础理论与计算模拟 本书的开篇部分奠定了坚实的理论基础，探讨了理解和预测材料行为所需的核心概念。 第一章：晶体学与非晶态结构的拓扑学 本章深入探讨了晶体点阵的对称性原理及其在材料性质决定中的关键作用。详细分析了布拉维点阵、空间群的分类及其在X射线衍射（XRD）数据解析中的应用。重点讨论了晶体缺陷（如位错、堆垛层错、晶界）对材料力学性能和电子传输特性的影响。 随后，章节转向非晶态材料，如玻璃、无定形薄膜和高熵合金中的短程有序与中程有序结构。引入了拓扑方法来描述这些复杂结构中的连通性与几何约束，解释了非晶态材料的异常热学和力学行为，例如玻璃转变现象及其动力学模型。 第二章：密度泛函理论（DFT）与多尺度建模 本章聚焦于现代材料设计中不可或缺的计算工具。详细介绍了密度泛函理论（DFT）的基本框架，包括交换关联泛函的选择（如GGA、LDA、Hybrids）及其在预测电子结构、能带结构和反应路径中的精度与局限性。通过案例分析，展示了DFT如何用于精确计算材料的结合能、晶格常数和弹性模量。 在此基础上，本书探讨了多尺度模拟方法的集成。涵盖了从量子力学到分子动力学（MD）的尺度衔接，以及如何利用粗粒化（Coarse-Graining）技术，将微观信息传递到介观甚至宏观尺度。特别是对反应性分子动力学（ReaxFF）在模拟化学反应与材料失效过程中的应用进行了详尽阐述。 第二部分：纳米结构控制与功能化 纳米科学是当前材料研究的最前沿之一。本部分聚焦于如何在纳米尺度上精确控制物质的空间排布，以实现超越体相材料的独特功能。 第三章：二维材料的生长与界面工程 本章专门探讨了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维（2D）材料的受控合成。详细比较了化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）等主流生长技术，并着重分析了衬底对2D材料晶格常数、缺陷密度和电子态的调控机制。 界面工程是实现功能化的关键。本章深入研究了异质结（Heterostructures）的构筑，讨论了范德华异质结的“堆叠自由度”及其在调控电荷转移、激子行为和拓扑性质中的潜力。通过晶格失配（Lattice Mismatch）和应力工程，揭示了界面应变如何改变材料的带隙和催化活性。 第四章：多孔材料的空间构筑与吸附分离 多孔材料因其极高的比表面积和可调控的孔道结构，在储能、催化和气体分离领域展现出巨大潜力。本章详细阐述了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的设计合成原理。重点分析了“反应导向合成”策略，即如何利用有机连接体和金属节点的空间几何配位，精确构造出具有特定孔径分布和拓扑结构（如BOC、CPO拓扑）的晶体框架。 此外，本书还讨论了调控孔道内表面化学环境（如引入功能性基团）对吸附选择性和吸附动力学的影响。通过孔径工程与表面亲和力调控，实现对特定分子的高效捕获与分离。 第三部分：功能材料的结构-性能关联 本部分将理论和结构控制转化为实际的功能实现，探讨特定空间结构如何赋予材料独特的光、电、磁性能。 第五章：结构诱导的电荷传输与电子器件 本章深入探讨了电荷传输的路径依赖性。在有机半导体中，分子间的π-π堆积距离和堆积角度是决定载流子迁移率的核心因素。通过高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对薄膜微观结构的分析，展示了电荷传输通道的构建过程。 对于钙钛矿材料，本章分析了晶体取向和晶界对光伏器件效率的负面影响。提出了通过表面钝化和工程化晶界，有效抑制非辐射复合，从而提高器件稳定性和效率的空间策略。 第六章：磁性材料的空间各向异性与斯格明子（Skyrmions） 本章关注磁性材料的结构与磁耦合。详细阐述了磁各向异性（Magnetocrystalline Anisotropy, PMA）的来源，并讨论了如何通过薄膜的厚度控制和界面应力来增强PMA，这对于开发高密度磁存储技术至关重要。 随后，本章对拓扑磁结构——斯格明子进行了深入探讨。分析了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）在诱导和稳定斯格明子结构中的关键作用，以及如何利用磁性轨道结构和几何限制（如纳米圆柱结构）来精确控制斯格明子的运动和湮灭，为未来自旋电子器件奠定基础。 第七章：响应性材料的动态结构演变 响应性材料的设计依赖于在外部刺激下材料内部空间结构的可逆变化。本章以形状记忆聚合物和智能水凝胶为例，分析了其驱动机制。 对于形状记忆材料，重点解析了“硬段”和“软段”的空间相分离与交联网络结构如何定义材料的固定相和恢复相。对于水凝胶，则探讨了聚合物网络密度、交联点几何形状以及外部环境（如pH值、温度、离子强度）如何影响高分子链的溶胀/收缩平衡，从而实现精确的生物相容性或药物释放控制。 结论与展望：迈向智能集成系统 本书的结论部分对未来材料科学的发展方向进行了预测。强调了集成化、多功能化是下一代材料发展的必然趋势。未来的研究将更加侧重于“自适应结构”的开发，即材料能够在服役过程中根据环境变化，自动调整其内部空间构型以维持或优化功能。这要求理论计算、精确合成技术以及原位表征技术的高度融合，共同解锁物质世界更深层次的空间潜能。 目标读者群体： 本书适合研究生、博士后研究人员、高校教师，以及在先进材料研发、半导体制造、能源技术、催化剂设计等领域工作的工程师和科学家阅读。阅读本书要求具备基础的固体物理、量子化学和材料科学背景。

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