Self-assembly, Pattern Formation and Growth Phenomena in Nano-systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer Verlag

作者:Golovin, Alexander A. (EDT)/ Nepomnyashchy, Alexander A. (EDT)

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 111.87

装帧:Pap

isbn号码:9781402043536

丛书系列:

图书标签:

Self-assembly
Nanotechnology
Pattern formation
Growth phenomena
Nanomaterials
Surface science
Thin films
Molecular dynamics
Simulation
Nanoscale science

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到图书目录大全

book.wenda123.org

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

Nano-science and nano-technology are rapidly developing scientific and technological areas that deal with physical, chemical and biological processes that occur on nano-meter scale -- one millionth of a millimeter. Self-organization and pattern formation play crucial role on nano-scales and promise new, effective routes to control various nano-scales processes. This book contains lecture notes written by the lecturers of the NATO Advanced Study Institute "Self-Assembly, Pattern Formation and Growth Phenomena in Nano-Systems" that took place in St Etienne de Tinee, France, in the fall 2004. They give examples of self-organization phenomena on micro- and nano-scale as well as examples of the interplay between phenomena on nano- and macro-scales leading to complex behavior in various physical, chemical and biological systems. They discuss such fascinating nano-scale self-organization phenomena as self-assembly of quantum dots in thin solid films, pattern formation in liquid crystals caused by light, self-organization of micro-tubules and molecular motors, as well as basic physical and chemical phenomena that lead to self-assembly of the most important molecule on the basis of which most of living organisms are built -- DNA. A review of general features of all pattern forming systems is also given. The authors of these lecture notes are the leading experts in the field of self-organization, pattern formation and nonlinear dynamics in non-equilibrium, complex systems.

结构与功能的一体化构建：纳米系统的自组织、模式形成与生长动力学导言：在微观尺度的世界里，物质展现出令人惊叹的自发组织能力，这种能力是构建未来技术和理解自然界基本过程的关键。《结构与功能的一体化构建：纳米系统的自组织、模式形成与生长动力学》一书深入探讨了在纳米尺度上，粒子、分子或结构单元如何通过局部相互作用，自主地形成复杂、有序的宏观图案和功能性集合体。本书聚焦于驱动这些过程的内在物理化学原理、热力学驱动力以及时间演化路径，为材料科学、软物质物理、生物物理学以及纳米工程领域的研究人员和学生提供了一个全面且深刻的视角。本书摒弃了传统自上而下的制造范式，转而强调自下而上的构建策略。它详细剖析了驱动纳米系统从无序到有序转变的各种基本机制，包括表面能最小化、熵驱动力、分子间作用力（如范德华力、氢键、π-π堆叠）以及对环境刺激（如浓度梯度、温度变化、电磁场）的响应。 --- 第一部分：纳米自组装的基础原理与热力学驱动本部分奠定了理解纳米尺度自组织现象的理论基础。第一章：纳米尺度的基本特征与能垒本章首先界定了纳米尺寸效应（如量子限制、高比表面积、表面原子比例增加）如何根本性地改变材料的宏观属性。重点分析了在纳米尺度上，表面能与体积能的相对重要性，以及这对形核与生长过程的影响。讨论了为克服能量势垒所需的外部能量输入或内在的随机涨落。第二章：驱动自组装的热力学与动力学框架深入探讨了自组装过程的平衡态与非平衡态热力学。分析了吉布斯自由能变化在驱动自组装中的核心作用，区分了可逆的超分子组装（受弱相互作用控制）与不可逆的化学聚合过程。在动力学方面，详细介绍了形核理论（经典与非经典）及其在纳米颗粒结晶和胶体聚集中的应用，强调了成核速率和生长速率对最终结构形态的决定性影响。第三章：分子间相互作用的精细调控本章着重于控制组装行为的“胶水”——精确的分子间作用力。涵盖了氢键网络在超分子聚合物中的作用、疏水效应在水相自组装中的主导地位，以及通过化学键合（共价键）和非共价键（离子键、金属配位）构建特定拓扑结构的方法。讨论了如何利用几何形状（如棒状、盘状或球状单体）来预设最终的组装拓扑。 --- 第二部分：模式形成与结构演化：从一维到三维本部分从理论模型过渡到实际观测到的复杂模式，涵盖了长度尺度上的结构演化。第四章：一维（1D）纳米结构生长与导向本章聚焦于纳米线、纳米管和纤维的形成。探讨了模板辅助生长（如循迹晶化、孔道填充）与无模板自发形成机制。重点分析了“螺旋生长机制”和“棱柱面生长差异”如何导致晶体出现特殊的长径比。讨论了如何通过控制溶液粘度和剪切力来影响纤维的取向和缠绕。第五章：二维（2D）图案的形成与表面动力学本章集中于薄膜、单分子层（SAMs）以及自组装单层（SLAs）的形成。详细阐述了表面扩散、边缘能和吸附动力学在二维晶格形成中的作用。介绍了利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在原子尺度上监测二维相变和缺陷演化的先进技术。探讨了如何利用光刻或微流控技术引导二维图案的形成，实现对结构特征尺寸的精确控制。第六章：三维（3D）有序与复杂组装体本部分涵盖了胶体晶体、分层结构和多孔材料的构建。讨论了布拉维点阵的形成，以及熵驱动的组装（如DNA折纸术中的基础原理）如何创建具有周期性孔隙的结构。深入分析了“相分离诱导自组装”（如微乳液和相分离聚合物）在形成宏观功能结构（如生物膜模型）中的应用，强调了界面张力与体相组分浓度的平衡。 --- 第三部分：功能化与响应性纳米系统本部分将结构与功能联系起来，探讨如何设计出能够对环境刺激做出可预测响应的自组装系统。第七章：响应性（智能）纳米材料的设计本章探讨了如何嵌入触发器分子或结构，使自组装体具备环境敏感性。详细分析了pH响应性聚合物、温度敏感性热敏胶体以及光响应性分子开关如何调控组装体的解离、收缩或形态转变。讨论了这些动态过程在药物递送系统和智能涂层中的潜在应用。第八章：从组织到活体：生物启发与活体系统中的自组装本章将焦点转向生物系统。研究了蛋白质折叠、病毒衣壳组装等自然界中的高效自组装过程。讨论了如何将这些生物机制应用于人工系统的设计，例如利用肽段自组装形成水凝胶支架，或利用DNA作为构建模块来指导纳米颗粒的定位。重点关注了这些生物启发结构在组织工程和生物传感器中的应用前景。第九章：工程应用与挑战本章总结了自组装技术在实际工程中的转化，包括高密度信息存储介质、纳米电子器件的自对准制造、高效催化剂载体的构建以及新型过滤膜的开发。最后，对当前自组装领域面临的主要挑战进行了批判性回顾，包括从纳米级原型到宏观尺度批量生产的放大性问题、结构稳定性的长期保障，以及如何实现缺陷的自修复机制。 --- 总结：本书为读者提供了一套解决复杂纳米结构构建问题的系统性工具集。通过对自组装现象背后物理化学驱动力的深入剖析，读者将能够超越简单的观察，转而掌握预测、控制和设计下一代纳米材料与器件的设计哲学。本书强调，理解“如何形成”与“为何形成”同等重要，为跨学科研究人员搭建了从基础科学到尖端工程的桥梁。