Self-Production of Supramolecular Structures

Self-Production of Supramolecular Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Fleischaker, Gail R./ Colonna, Stefano/ Luisi, Pier Luigi (EDT)
出品人:
页数:334
译者:
出版时间:1994-10
价格:$ 405.67
装帧:
isbn号码:9780792331636
丛书系列:
图书标签:
  • Supramolecular Chemistry
  • Self-Assembly
  • Molecular Recognition
  • Nanomaterials
  • Materials Science
  • Chemical Synthesis
  • Coordination Chemistry
  • Host-Guest Chemistry
  • Crystal Engineering
  • Bottom-up Approach
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具体描述

How did life begin on the Earth? The units of life are cells, which can be defined as bounded systems of molecules that capture energy and nutrients from the environment -- systems that expand, reproduce, and evolve over time, often into more complex systems. This book is the proceedings of a unique meeting, sponsored by NATO and held in Maratea, Italy, that brought together for the first time an international group of investigators who share an interest in how molecules self-assemble into supramolecular structures, and how those structures may have contributed to the origin of life. The book is written at a moderately technical level, appropriate for use by researchers and by students in upper-level undergraduate and graduate courses in biochemistry and molecular biology. The overall interest of its subject matter provides an excellent introduction for students who wish to understand how the foundational knowledge of chemistry and physics can be applied to one of the most fundamental questions now facing the scientific community. The editors are pioneers in defining what we mean by the living state, particularly the manner in which simple molecular systems can assume complex associations and functions, including the ability to reproduce. Each chapter of the book presents an up-to-date report of highly significant research. Two of the authors received medals from the National Academy of Science USA in 1994, and other research reported in the book has been featured in internationally recognized journals such Scientific American, Time, and Discover.

编织物质的序曲:无序之中的精妙构建 书名: The Architectonics of Emergence: From Molecular Choreography to Macroscale Function 作者: 艾丽莎·范德瓦尔(Eliza Vandervaal) 出版年份: 2024 页数: 680 页 --- 内容简介: 《编织物质的序曲:从分子编舞到宏观尺度功能》是一部跨越物理化学、材料科学与理论计算的深度专著,旨在系统阐述物质在自发组织过程中如何从基本的、无方向性的相互作用中涌现出复杂、可预测的宏观结构与功能。本书聚焦于“涌现性”(Emergence)这一核心科学范畴,探讨了驱动复杂系统构建的内在机制,以及如何通过对初始条件的精确调控,实现对最终结构形态的有效引导。 全书分为四个主要部分,结构层层递进,从微观动力学推导至宏观工程应用。 第一部分:基础原理与热力学景观 (The Foundational Principles and Thermodynamic Landscape) 本部分深入探讨了驱动自组装过程的根本物理化学驱动力。作者首先回顾了经典的热力学与动力学理论,并指出在描述开放、耗散系统中的自发组织时,这些理论的局限性。重点章节阐述了非平衡态统计力学在理解组装动力学中的关键作用。 能量景观的拓扑学: 引入“势垒攀爬”与“陷阱逃逸”的概念,分析了分子组装路径中的能量高点与低谷,解释了为什么某些结构倾向于快速形成但稳定性较差(动力学产物),而另一些则需要漫长的诱导期才能达到最优解(热力学产物)。 长程有序的起源: 详细分析了范德华力、π-π堆积、氢键网络等各种非共价相互作用的相对贡献。通过定量模型,展示了如何通过改变溶剂极性或温度梯度,来“调谐”这些作用力的相对强度,从而实现对组装体尺寸和形貌的初步控制。 拓扑缺陷与晶格畸变: 讨论了在组装过程中,由于局部热涨落或组装速率不匹配导致的结构缺陷(如空位、位错、扭曲)。这些缺陷并非总是“坏的”,在某些情况下(如某些液晶或胶体体系),它们是维持系统动态平衡或实现特定光电性能的关键。 第二部分:动态控制与形态生成 (Kinetic Control and Morphogenesis) 本部分是全书的核心,将理论框架应用于动态过程的精确控制。它超越了简单的平衡态描述,专注于“如何构建”而非“最终是什么”。 模板与限制性环境: 深入探讨了外部环境如何作为“隐形模板”来指导分子自发构建。这包括了对界面张力的精确利用(如乳液和微乳液中的壳层形成),以及受限空间(如纳米孔道或模板孔隙)内组装的尺寸限制效应。 自限速组装机制 (Self-Limiting Assembly): 阐述了系统如何通过自身的组装产物来抑制进一步的反应或生长。例如,产物表面活性的降低或对反应物扩散路径的有效阻断。这种内禀的反馈机制是实现均匀、单分散结构的关键。 相分离与相变动力学: 详细分析了从均相溶液到多相分散体的转变过程,包括成核、生长和奥斯瓦尔德熟化。通过时间分辨技术的数据分析,建立了从初始的分子聚集到形成具有明确界面的颗粒群体的动力学模型。特别关注了在剪切流场下,组装体被诱导形成各向异性的宏观结构(如纤维或层状堆积)的过程。 第三部分:功能化与多级结构设计 (Functionalization and Hierarchical Structuring) 理解了如何构建基本单元后,第三部分转向如何将这些结构转化为具有特定宏观功能的复杂系统。重点在于多级结构的搭建,即“结构套结构”的原理。 分子模块化集成: 讨论了如何设计具有多个结合位点或不同反应活性的分子单元,以实现定向的、非对称的连接。这涉及对分子几何形状和电子特性的精细调控,以确保模块在特定空间位置上正确“对接”。 响应性材料的构建: 详细分析了外部刺激响应性(如pH值、温度、光照、电场)在自组装结构中的编码机制。例如,如何设计一个分子骨架,使其在特定信号下发生构象转变,进而导致整个超分子阵列的解体或重排,从而实现“按需释放”或“自修复”功能。 导向性支架与介孔设计: 深入研究了通过去除牺牲模板(如表面活性剂胶束、聚合物囊泡)来创建具有高度均匀孔径和拓扑结构的介孔材料。本书提供了精确计算模板尺寸与最终孔道尺寸之间关系的数学工具,并探讨了如何通过改变热处理或提取条件,来稳定这些高表面积结构。 第四部分:计算模拟与未来展望 (Computational Modeling and Future Perspectives) 最后一部分将视角转向计算科学在指导实验设计中的应用。 从粗粒化到全原子模拟: 评估了分子动力学(MD)模拟、蒙特卡洛(MC)模拟以及更高级别的介观尺度模型(如相场模型)在预测宏观形貌方面的适用性。强调了建立准确的力场参数集(特别是针对复杂分子间相互作用的参数化)是成功的关键。 机器学习在结构空间探索中的潜力:探讨了如何利用生成对抗网络(GANs)或强化学习算法,来快速筛选具有特定目标性质(如高渗透性、特定光学带隙)的潜在自组装单元结构,从而大大加速材料的发现过程。 展望:活体环境中的构建: 探讨了将自组装原理应用于生物医学领域的前景,包括在生理盐水等复杂、动态的体内环境中构建纳米载体或功能性支架的挑战与机遇。 --- 读者定位: 本书适合高年级本科生、研究生以及从事纳米科学、材料工程、生物物理学和理论化学研究的专业人士阅读。它不仅提供了坚实的理论基础,更提供了大量经过验证的实验策略与计算工具,旨在激发读者将基础科学原理转化为可控、可预测的复杂物质构建能力。本书的叙述风格严谨而富有洞察力,避免了不必要的术语堆砌,力求在深度与清晰度之间取得完美平衡。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的案例分析部分,可以说是真正体现了其价值所在。作者没有满足于停留在理论的层面,而是精选了数个具有里程碑意义的实际应用案例进行深度剖析。例如,他对某种特定仿生材料的结构解析,简直是一次微观世界的现场考察。从原料的选择到最终结构的稳定机制,每一个环节的决策逻辑都被拆解得清清楚楚,配合着清晰度极高的电镜图像,我仿佛能亲手触摸到那些层层叠叠的分子堆积。这种将抽象原理与具体实例完美融合的做法,极大地增强了知识的可迁移性。我发现自己开始在思考其他相关领域的问题时,也能不自觉地调用书中的分析框架。对于任何希望将理论知识转化为实际解决问题的能力的读者来说,这些详实的、带有实验细节支撑的案例,无异于一份宝贵的“实战手册”。它教的不仅仅是“是什么”,更是“如何做”和“为什么有效”。

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我不得不说,这本书的章节划分逻辑清晰得令人赞叹。作者似乎非常清楚读者的认知路径,他没有一上来就抛出那些令人生畏的高级概念,而是采取了一种“由浅入深、步步为营”的叙事策略。第一部分的内容,主要聚焦于基础的分子间作用力的宏观表现,大量采用了生动的类比和清晰的示意图,即便是对相关领域略有涉猎的初学者,也能迅速建立起一个稳固的知识基础。我特别喜欢其中关于“熵与焓的博弈”的论述,作者用一种近乎诗意的语言描述了这两个热力学巨头如何共同塑造了宏观结构,这种文笔的穿透力,远超一般科学著作的干巴巴的叙述。更妙的是,每一小节的末尾都附带了简短的“反思性问题”,这迫使读者必须停下来,消化吸收刚刚学到的内容,而不是囫囵吞枣地翻页。这种互动式的设计,极大地提升了阅读的主动性和深度,我感觉自己不是在被动接收信息,而是在主动参与一场智力探险。

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让我感到特别惊喜的是,本书的参考文献和索引部分处理得极为专业和人性化。在学术著作中,这往往是读者最容易忽略但对后续研究影响至深的部分。这里的参考文献不仅详尽,而且标注清晰,很多关键文献的引用后面还附有简短的作者评注,说明该文献在本书论述中的核心作用,这无疑是为后续的深入研究者省去了大量的筛选时间。此外,书后提供的术语对照表和符号含义解释,简直是为那些需要经常在不同学科间切换的读者准备的“救生索”。我曾翻阅过很多号称“全面”的参考书,但很少有能将工具性做得如此细致的。总而言之,这本书的每一个细节,都体现了作者对读者群体的深度理解和尊重,它不仅仅是一份知识的传达,更是一份贴心周到的研究辅助工具,让人在享受阅读带来的智力愉悦的同时,也能感受到其作为一本严谨学术参考书的强大实用价值。

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阅读体验的流畅性,很大程度上依赖于作者的语言驾驭能力,而这本书在这方面无疑是超乎预期的。我原以为涉及到如此前沿和精细的课题,行文必然充斥着拗口的术语和冗长的从句,但事实恰恰相反。作者的句子结构大多简洁有力,节奏感极强,即便是处理那些高度抽象的概念时,也能保持一种令人愉悦的节奏。他似乎有一种魔力,能将那些复杂的化学键合和纳米尺度的几何排列,转化为清晰的、可感知的画面。我尤其欣赏他对历史背景的梳理,他没有将前人的贡献简单罗列,而是将这些早期的探索置于一个宏大的科学演化史中进行解读,让你清晰地看到某个关键突破是如何打破了当时的认知壁垒。这种叙事手法,让原本可能枯燥的文献综述部分,读起来充满了戏剧张力和人文关怀,感觉自己不仅在学习科学,更是在回顾一段波澜壮阔的知识发现史。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴,那种深邃的蓝色调配上未来感的银色字体,立刻抓住了我的眼球。翻开扉页,精装的质感让人爱不释手,油墨的细腻度和纸张的触感都透露出出版方的用心良苦。我原本以为这会是一本晦涩难懂的理论专著,但排版上的留白处理得恰到好处,那些复杂的公式和图示被巧妙地穿插在叙述之间,使得阅读过程中的压迫感大大降低。尤其值得称赞的是,作者在引言部分就展现了极其深厚的学术底蕴,他不仅仅是在陈述既有的知识体系,更是在引导我们去思考现有框架的局限性。那几段关于“自发组装的内在驱动力”的描述,读起来简直像是在聆听一位智者在耳边娓娓道来,逻辑链条严密而又充满哲思,让人不由自主地想要一探究竟。虽然我还没有深入到核心章节,但仅凭这精美的装帧和充满智慧的开篇导语,我已经确信这是一本值得我投入大量时间去研习的力作。它不只是一本书,更像是一件精心打磨的艺术品,摆在书架上本身就是一种享受。

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