Functionalized Nanoscale Materials, Devices and Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Vaseashta, A. (EDT)/ Mihailescu, I. N. (EDT)

出品人:

页数:490

译者:

出版时间:

价格:1775.00 元

装帧:

isbn号码:9781402089015

丛书系列:

图书标签:

• 纳米材料
• 功能化材料
• 纳米器件
• 纳米系统
• 材料科学
• 纳米技术
• 功能材料
• 器件物理
• 应用物理
• 化学物理

《微纳尺度材料、器件与系统的应用探索》 内容简介 本书全面深入地探讨了微纳尺度材料、器件及系统的最新研究进展及其在各个领域的广泛应用。从基础的纳米材料设计与制备，到精密的器件构建与集成，再到复杂系统的优化与控制，本书旨在为读者提供一个关于微纳科技如何重塑我们理解世界和改造世界的方式的宏观视角，并聚焦于那些尚未被《Functionalized Nanoscale Materials, Devices and Systems》所详尽覆盖的独特研究方向和前沿概念。 第一部分：微纳尺度材料的创新设计与新型功能 与对已功能化纳米材料的深入分析不同，本书将重点关注纳米材料的“原生”特性挖掘与“非传统”功能化路径。我们首先从基础理论出发，解析不同维度（零维、一维、二维、三维）纳米材料的量子效应、表面效应以及在极端条件下的行为。例如，书中会详细阐述如何通过精确控制纳米材料的晶体结构、晶格缺陷、表面能带结构以及电荷分布，来“内生”出一些在宏观材料中罕见的独特物理、化学或生物功能。 在材料制备方面，本书将超越常规的自组装、化学气相沉积（CVD）、溶液法等技术，深入研究“原位”生长、“协同”构建与“定向”组装等新兴方法。我们将探讨如何利用原位合成技术，在特定基底或复杂环境中直接生成具有特定形貌和晶相的纳米材料，从而避免了后处理过程中的损伤或污染。例如，在生物组织内部或复杂催化反应条件下直接构建纳米催化剂。此外，本书还将聚焦于多组分协同生长，即通过精确调控不同纳米组分之间的相互作用，形成具有协同增强效应的新型复合纳米材料，其功能可能远超各组分单独存在时的总和。例如，设计一种新型异质结纳米结构，实现高效的光-电-热能量转换。 在“非传统”功能化方面，本书将超越对官能团修饰或表面涂层的普遍讨论，而是深入挖掘“时空可控”的功能化、“响应性”功能化以及“生物兼容性”功能化等前沿领域。例如，我们将探讨如何通过外部刺激（如光、电、磁、声）触发纳米材料在特定时间和空间区域激活其潜在功能，实现“按需”释放活性物质或改变其催化性能。这在药物递送、精准医疗和智能响应材料方面具有革命性潜力。同时，本书也将重点关注生物体内长期稳定性与安全性的纳米材料设计，例如，研究如何设计具有高度生物相容性，能够避免免疫识别，并在体内精确降解并排出体外的纳米材料，为生物医学应用提供坚实的基础。 第二部分：微纳尺度器件的突破性构建与智能化集成 与对已知功能化纳米材料在器件中的集成应用进行例证不同，本书将侧重于“超越极限”的器件设计理念和“跨界融合”的器件架构。我们将探讨如何利用量子隧穿、表面等离激元共振、单分子效应等独特的量子和纳米现象，来构建具有前所未有的灵敏度、选择性和速度的微纳尺度器件。 在器件构建方面，本书将超越传统的平面微纳加工技术，深入研究“三维集成”、“柔性/可穿戴”与“生物杂化”等新兴器件架构。我们将详细介绍如何利用多层堆叠、垂直集成等技术，在有限的空间内实现更复杂的功能集成，大大提高器件的性能和集成度。例如，构建三维纳米晶体管阵列，实现更高密度的信息存储和处理。此外，本书还将重点探讨柔性与可拉伸基底上的微纳器件制造，以及如何通过材料本身的柔性设计和结构优化，实现可穿戴电子设备、生物传感器等领域的突破。更进一步，本书将深入研究生物分子与无机纳米器件的“杂化”集成，例如，如何将生物酶、DNA或其他生物分子与纳米传感器进行高效耦合，构建具有高度特异性和灵敏度的生物电子器件，用于疾病诊断、环境监测等。 在智能化集成方面，本书将超越简单的器件并联或串联，而是聚焦于“自学习”与“自适应”的微纳器件系统。我们将探讨如何通过引入机器学习算法、神经网络模型以及基于反馈的控制机制，使微纳器件系统具备一定的“智能”，能够根据环境变化或工作负载自动调整其性能，优化操作。例如，设计一种能够根据实时血糖水平动态调整胰岛素释放量的微纳药物输送系统。此外，本书还将深入研究“多模态感知”的微纳器件集成，即如何将不同种类的传感器（如光、电、磁、力、化学、生物）集成在一个微纳平台上，实现对环境或生物体的全方位、多角度的精准监测。 第三部分：微纳尺度系统的优化与新型应用模式 与对现有功能化纳米材料、器件在特定系统中的应用进行总结不同，本书将着眼于“跨学科协同”的系统设计与“颠覆性”的应用范式。我们将探讨如何将微纳材料、器件的创新特性，与先进的计算科学、人工智能、系统工程等领域进行深度融合，从而构建出前所未有的智能微纳系统。 在系统优化方面，本书将超越单点性能的提升，而是聚焦于“全局协同”与“能源效率”的系统设计。我们将深入研究如何通过系统级的建模与仿真，对微纳材料、器件的相互作用进行全局优化，从而实现整体性能的最大化。例如，设计一种高度集成的能源收集与存储微纳系统，实现可持续能源供应。此外，本书还将重点关注“低功耗”与“高鲁棒性”的微纳系统设计，以适应日益增长的移动化、便携化和分布式应用需求。 在新型应用模式方面，本书将大胆预测和探索“自组织”与“自我修复”的微纳系统。例如，我们将探讨如何设计能够根据预设规则在特定环境中自主形成复杂结构的微纳机器人集群，实现协同任务。同时，本书还将深入研究“仿生”微纳系统，即借鉴自然界生物体的结构与功能，设计具有自我感知、自我决策、自我适应能力的微纳系统，应用于环境修复、生物模拟、太空探索等极端领域。 本书还将特别关注微纳技术在“前沿科学探索”中的关键作用。例如，如何利用高度敏感的微纳传感器，直接探测宇宙中的微弱信号，或在极端环境下对生命现象进行研究。同时，本书也将探讨微纳技术在“可持续发展”方面的巨大潜力，例如，开发高效的纳米催化剂用于碳捕获和转化，设计用于水净化和空气净化的新型纳米材料与器件。 总而言之，《微纳尺度材料、器件与系统的应用探索》旨在勾勒出微纳科技的下一片蓝海，激发读者在材料创新、器件设计和系统构建方面进行更深入的思考与探索，尤其是在那些尚未被深入挖掘的、具有颠覆性潜力的领域。本书将为研究人员、工程师以及对前沿科技充满好奇心的读者提供一个独特的视角，帮助他们理解微纳尺度世界的无限可能，并为未来的科技发展播下创新的种子。

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