Basics of Nanotechnology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Rubahn, Horst-Günter

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2008-11

价格:464.00 元

装帧:

isbn号码:9783527408009

丛书系列:

图书标签:

纳米技术
纳米科学
材料科学
物理学
化学
工程学
科学
技术
前沿科技
科普

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具体描述

This extended and revised edition of the successful German version is a clearly structured and easily readable introduction, written by an experienced author with sound knowledge of experimental synthesis and analysis of nanostructures.

Developed from courses on nanophysics and nanotechnology, this textbook covers the fundamental physics of nanostructures, methods of growth and manipulation, characterization methods with a focus on optical analyzing methods and nanooptics, a discussion of nano-architectures and the latest applications in optics, electronics, quantum computers, molecular nanostructures, biology and soft matter. This edition also includes an expanded discussion of quantum and classical effects as well as magnetic nanostructures.

With its wide range of problems to test the reader's understanding, it is primarily aimed at graduate students with a basic knowledge of solid state physics, but can be equally used as a reference for professionals in physics, chemistry and materials science working on nanosystems, soft matter or biophysical matters.

深入探索宏观世界的边界：经典物理学的现代诠释与前沿应用图书名称：经典物理学的现代诠释与前沿应用图书简介：本书并非聚焦于纳米尺度的奇特量子效应或材料科学的前沿突破，而是旨在对宏观物理学的基石——经典力学、电磁学以及热力学——进行一次全面而深入的现代重审与拓展。我们生活在一个由牛顿定律、麦克斯韦方程组和熵增原理构筑的宏大世界中，这些理论历经数百年考验，依然是理解日常现象、设计复杂工程系统的核心工具。然而，随着计算能力的飞速提升和观测精度的极大提高，经典物理学在看似简单的表象下，展现出远超初级教科书所描述的复杂性和广阔的应用前景。本书的第一个核心部分，“超越牛顿的运动学：从混沌到精妙控制”，将经典力学从其基础公理出发，引导读者进入更具挑战性的领域。我们首先回顾了拉格朗日和哈密顿力学的形式体系，强调其在复杂系统简化和守恒量发现中的优越性。随后，重点深入探讨了非线性动力学的精髓。我们将详细剖析周期性吸引子、不动点以及最重要的——混沌现象。这不是对奇异吸引子的简单罗列，而是侧重于庞加莱截面分析、敏感依赖性的量化（如最大李雅普诺夫指数的计算）以及在实际工程问题中的意义，例如天气预报的长期局限性、机械系统的振动抑制和初值敏感的轨道设计。我们还将涵盖变分原理在机械设计中的应用，例如如何利用费马原理的类比思维来优化机械臂的运动轨迹以最小化能量消耗，即便是在不需要考虑量子隧穿效应的尺度下。接下来的章节聚焦于“电磁场的精细调控：从麦克斯韦到超材料的宏观前奏”。本书不涉及量子电动力学或半导体物理中的能带理论，而是专注于经典电磁波在介质中的传播、反射与折射的深刻理解。我们将用复杂的场论工具（如矢量微积分和格林函数）来解决诸如复杂导体阵列中的电磁散射问题。一个关键的篇幅将留给超材料概念的电磁学基础。虽然超材料的最终应用往往涉及纳米结构，但其工作原理——等效介电常数和磁导率的宏观描述，完全建立在麦克斯韦方程组在特定结构（如谐振腔或开口谐振环）上的周期性边界条件求解之上。读者将学习如何通过设计宏观或次微米尺度的结构单元，来获得在自然界中不存在的负折射率或极化选择性吸收特性。我们还将探讨高频电磁学中的趋肤效应、涡流损耗的精确计算，以及电磁兼容性（EMC）设计中屏蔽和滤波技术的理论基础。第三部分，“热力学与统计物理的宏观桥梁：信息、功耗与效率极限”。本部分旨在超越简单的理想气体模型，深入探讨真实世界中复杂系统的能量转换和信息传递的物理限制。我们将详细阐述朗之万动力学和布朗运动的经典模型，重点分析粒子在复杂势阱中的扩散过程，这对于理解生物大分子在溶液中的行为至关重要（即便不涉及量子生物学）。更重要的是，我们将彻底剖析卡诺定理的现代应用与局限。讨论的重点将放在昂萨格倒易关系和线性非平衡态热力学，用于分析耦合的输运过程，例如电热效应（塞贝克效应和珀尔帖效应）中的热流与电荷流之间的相互作用，以及扩散和热传导的竞争。我们不会深入研究量子统计的费米子或玻色子分布，而是集中于经典信息论与熵的关系，特别是布雷默-夏侬定理在信道容量评估中的应用，以及热力学第二定律在计算过程中能量耗散的理论下限（如Landauer原理的经典推导视角）。最后，本书的第四部分“跨学科的经典融合：连续介质力学与复杂流体”，将经典物理学的核心原理应用于物质的宏观形变与流动。我们将全面梳理固体力学中的应力-应变张量、弹性模量的各向异性分析，以及塑性变形的屈服准则。在流体力学部分，我们将从纳维-斯托克斯方程的复杂性出发，探讨雷诺数在区分层流与湍流中的关键作用。对于湍流，我们将侧重于混合长度理论和雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型的构建原理，而不是直接求解湍流的瞬时细节。此外，本书将特别介绍复杂牛顿流体（如剪切增稠或剪切稀化流体）的本构方程，它们虽然在微观尺度上受分子间作用力影响，但其宏观行为完全由修改后的经典连续介质模型来描述。本书面向具有坚实基础物理学背景的高年级本科生、研究生以及需要深入理解宏观物理学工具箱以解决实际工程挑战的专业人士。通过详尽的数学推导、丰富的案例分析和面向实际问题的建模练习，读者将能够超越对基本定律的记忆，真正掌握这些经典理论在现代科学和工程领域中解决复杂问题的能力。