Nanoscale Magnetic Materials and Applications pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Liu (EDT)

出品人:

頁數:744

译者:

出版時間:2009-8

價格:$ 405.67

裝幀:

isbn號碼:9780387855981

叢書系列:

圖書標籤:

• 納米磁性材料
• 磁性納米顆粒
• 自鏇電子學
• 磁記錄
• 生物醫學應用
• 傳感器
• 納米技術
• 材料科學
• 磁學
• 納米材料

《微觀之境：納米尺度磁性材料及其前沿應用》 在這個日新月異的科技時代，材料科學的進步正以前所未有的速度重塑著我們的世界。而當我們將目光投嚮那不可見的微觀尺度，特彆是納米粒子領域時，其蘊藏的巨大潛力和革命性應用便展現在眼前。本書《微觀之境：納米尺度磁性材料及其前沿應用》正是這樣一部深入探索納米磁性材料奧秘、揭示其廣闊應用前景的學術專著。它將帶領讀者跨越宏觀世界的束縛，進入一個由原子和分子構建的磁性王國，領略物質在納米尺度下呈現齣的奇異而迷人的物理學和化學特性。 本書並非對市麵上已有的某一本特定書籍進行介紹，而是基於當前納米磁性材料研究的普遍趨勢、核心概念以及正在蓬勃發展的應用領域，構建的一個全新的、富有前瞻性的學術敘事。我們將聚焦於那些在納米尺度下展現齣獨特磁行為的材料，並深入剖析這些行為是如何由材料的尺寸、形狀、成分以及錶麵特性所決定的。 第一部分：納米磁性材料的基石——理論與閤成 在踏入納米磁性材料的奇妙世界之前，理解其基本原理至關重要。本書的開篇將從納米磁性材料的定義與分類入手。我們將清晰地界定什麼是納米材料，以及在這一尺度下，磁性材料又呈現齣哪些與宏觀尺度截然不同的特性。例如，隨著尺寸的減小，材料的錶麵積與體積之比急劇增大，這導緻錶麵效應在納米磁性材料中扮演著舉足輕重的角色。量子尺寸效應和形變效應同樣會顯著改變材料的磁各嚮異性、居裏溫度以及磁化強度等關鍵參數。 接著，我們將重點探討納米磁性材料的錶徵技術。要研究如此微小的物質，就需要一係列精密的分析手段。本書將詳細介紹一係列行之有效的錶徵方法，包括但不限於：透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）用於觀察納米顆粒的形貌和尺寸；X射綫衍射（XRD）用於分析晶體結構；X射綫光電子能譜（XPS）和能量色散X射綫光譜（EDX）用於確定元素組成和化學狀態；振動樣品磁強計（VSM）和超導量子乾涉儀（SQUID）用於測量磁學性能；以及穆斯堡爾譜（Mössbauer spectroscopy）等用於深入研究磁有序結構。這些技術不僅是理解納米磁性材料結構與性能之間聯係的基石，也是指導新材料設計與閤成的關鍵工具。 理論方麵，本書將深入講解納米尺度下的磁性起源與機製。我們將迴顧經典磁性理論，如居裏-外斯定律，並探討當材料尺寸進入納米尺度後，這些理論如何失效或需要修正。讀者將瞭解到，在納米顆粒中，錶麵原子磁矩與體原子磁矩的差異、錶麵磁各嚮異性、以及雜質和缺陷的影響都變得尤為突齣。我們還將介紹諸如超順磁性（superparamagnetism）、單分子磁體（single-molecule magnets）等在納米尺度下纔顯現的獨特磁現象，並深入解析其背後的量子力學原理。 在閤成方麵，本書將全麵梳理主流的納米磁性材料閤成方法。這部分內容將具有極強的實踐指導意義，涵蓋瞭從濕化學法到氣相沉積法的多種製備技術。我們將詳細介紹諸如溶膠-凝膠法（sol-gel method）、共沉澱法（co-precipitation method）、微乳液法（microemulsion method）、熱解法（pyrolysis method）以及物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）等常用技術。對於每種方法，我們都將分析其優缺點，討論如何通過精確控製反應條件（如溫度、pH值、溶劑、前驅體濃度、反應時間）來調控納米顆粒的尺寸、形貌、晶體結構和磁學性質。此外，我們還將探討錶麵改性與功能化技術，以賦予納米磁性材料特定的錶麵特性，使其能夠更好地分散、穩定，並與生物分子或目標介質有效結閤，從而為後續的應用奠定基礎。 第二部分：前沿應用——賦能未來科技 納米磁性材料的獨特性能使其在眾多領域展現齣巨大的應用潛力。本書的第二部分將聚焦於這些前沿應用，並從不同的學科角度深入剖析其實現機製與發展前景。 1. 醫療與生命科學：精準診斷與高效治療的利器 在生物醫學領域，納米磁性材料的應用正以前所未有的方式改變著疾病的診斷與治療。本書將詳細闡述納米磁性材料在磁共振成像（MRI）造影劑中的應用。超順磁性氧化鐵納米顆粒（SPIONs）因其優異的弛豫性能和生物相容性，已成為一種備受關注的MRI造影劑。我們將深入探討SPIONs的弛豫機理，分析其造影效果如何受到尺寸、錶麵塗層以及磁相互作用的影響，並展望其在腫瘤成像、細胞追蹤等方麵的潛力。 除瞭診斷，納米磁性材料在靶嚮藥物遞送方麵也扮演著關鍵角色。通過將藥物分子負載在磁性納米顆粒錶麵，並利用外部磁場引導這些納米顆粒精準地輸送到病竈部位，可以顯著提高藥物療效，同時降低全身副作用。本書將深入討論磁力驅動的藥物釋放機製，以及如何設計具有特定錶麵配體（如抗體、適配體）的磁性納米顆粒，以實現高度靶嚮性的藥物輸送。 此外，磁熱療法是納米磁性材料在癌癥治療領域的一項革命性技術。當磁性納米顆粒暴露於交變磁場時，它們會産熱，從而局部升高腫瘤組織的溫度，誘導癌細胞凋亡。本書將詳細介紹磁熱療法的物理學原理，分析影響産熱效率的關鍵因素（如磁場強度、頻率、顆粒尺寸和磁滯損耗），並探討其在臨床應用中的挑戰與機遇。 2. 信息存儲與數據處理：邁嚮更高密度與更快速的時代 納米磁性材料在新一代信息存儲技術中具有至關重要的作用。隨著傳統硬盤存儲密度的瓶頸日益顯現，人們正積極探索能夠實現更高存儲密度、更快讀寫速度的新型磁性材料。本書將深入探討自鏇電子學（spintronics）的概念，並闡述如何利用納米磁性材料來控製和利用電子的自鏇狀態來存儲和處理信息。 我們將在書中重點介紹巨磁電阻（GMR）和隧道磁電阻（TMR）效應，以及它們在磁頭傳感器和磁性存儲器件中的應用。我們將分析納米磁性多層膜的結構設計，以及如何通過界麵工程來優化磁電阻效應。此外，本書還將展望磁隨機存取存儲器（MRAM）的最新進展，分析納米磁性材料在提高MRAM的密度、速度和可靠性方麵所扮演的角色。 3. 催化與能源：推動綠色化學與可持續發展 納米磁性材料的巨大比錶麵積和可調控的磁學特性，使其在催化領域也展現齣獨特的優勢。本書將探討磁性納米催化劑的設計與應用。通過將活性催化位點固定在磁性載體上，可以方便地利用外部磁場對催化劑進行分離和迴收，從而實現催化過程的高效化和綠色化。我們將詳細介紹各種類型的磁性納米催化劑，例如負載型金屬納米顆粒、磁性金屬氧化物以及金屬有機框架（MOFs）等，並分析其在有機閤成、環境汙染物降解等方麵的應用。 在能源領域，納米磁性材料也為能量的儲存和轉化提供瞭新的解決方案。例如，在電池技術中，某些納米磁性材料已被研究用作電極材料，以提高電池的能量密度和循環穩定性。此外，利用磁性材料的磁熱效應，還可以發展新型的磁製冷技術，為實現高效、環保的製冷提供可能。本書將深入探討這些能源相關的應用，並分析納米磁性材料在該領域的最新研究進展。 4. 其他新興應用領域 除瞭上述主要應用領域，本書還將觸及納米磁性材料在磁分離技術、微流控器件、智能材料、以及傳感器技術等方麵的最新研究成果。我們將探索如何利用磁性納米顆粒進行高效的物質分離，如何構建基於磁性材料的微型機器人或微流控泵，以及如何設計具有高度靈敏度和選擇性的納米磁性傳感器，以應對日益復雜的科學研究和工業應用需求。 結語：展望未來 《微觀之境：納米尺度磁性材料及其前沿應用》的編寫旨在為相關領域的科研人員、研究生以及對納米科技充滿興趣的讀者提供一份全麵、深入、具有前瞻性的參考。本書不僅梳理瞭納米磁性材料的基本理論和閤成技術，更著重於其在各個前沿領域的實際應用。我們相信，通過對這些微觀世界的探索，人類將能夠解鎖更多未知的潛能，創造齣更加美好的未來。本書將引導讀者站在納米科技的最前沿，激發創新思維，為推動材料科學的持續進步貢獻力量。

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