纳米与分子电子学手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 谢尔盖·雷舍夫斯基（S.E.Lyshevski） 编，朱道本 等 译

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• 纳米电子学
• 分子电子学
• 纳米材料
• 电子学
• 物理学
• 材料科学
• 微电子学
• 器件物理
• 半导体
• 纳米技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030314550

版次：1

商品编码：10797287

包装：精装

丛书名： 纳米科学与技术

开本：16开

出版时间：2011-06-01

用纸：胶版纸

页数：1008

正文语种：中文

内容简介

　　《纳米与分子电子学手册》系统地论述了分子和纳电子技术的方方面面——涵盖基础理论，报道最新进展，设计全新的解决方案，报道可能的技术，预测具有深远意义的发展，构想新的范式等。全书由四大部分、共26章构成，内容丰富，各章节既包括坚实的基础理论又论述可行性技术，在覆盖面和实用性之间取得了较好的平衡。
　　《纳米与分子电子学手册》可供分子和纳电子技术及其相关领域的科研工作者和大专院校师生参考使用。

目录

译者名单
序言
帅志刚 中国科学院化学研究所，清华大学
李启楷 中国科学院化学研究所
第Ⅰ部分 分子与纳电子技术：器件级与系统级
1 自组装单分子层的电学特性
2 分子电子学计算技术
3 单分子电子学：结论与展望
4 碳衍生物
5 纳米存储器与纳米处理器的系统级设计与模拟
6 三维分子电子技术与用于信号和信息处理平台的集成电路

第Ⅱ部分 纳米尺度电子技术
7 电子学中的无机纳米线
8 纳电子器件中的量子点
9 利用纳米级多孔氧化铝模板自组装纳米结构
10 尖峰神经元的神经形态网络
11 电子学迈向TSI时代——分子电子学及未来
12 基于非可靠纳米器件的纳米架构的计算

第Ⅲ部分 生物分子电子技术与处理
13 “G线”DNA的性质
14 金属蛋白电子技术
15 生物分子与半导体纳米环中非线性和空间离散导致的电荷输运与局域化·中性激子的Aharonov-Bohm效应
16 蛋白质光存储
17 通过孤立波和随机过程进行的亚神经元信息处理
18 微管和肌丝的电子及离子导电性，与细胞信号的关系及在生物电子学中的应用

第Ⅳ部分 分子与纳电子学：器件层次建模与模拟
19 分子电子学的模拟工具
20 分子电子学器件中的电流整流、开关和缺陷影响的理论
21 分子电导问题的复杂性
22 作为开放量子体系的纳米机电谐振子
23 分子接触的相干电子输运：一个易处理的模型实例
24 单分子第一性原理输运计算的骄傲、偏见和窘境
25 分子电子器件
26 STM诱导单分子表面反应的电子共隧穿模型

前言/序言

《纳米与分子电子学手册》：开启微观世界的无限可能 在飞速发展的科学技术浪潮中，人类对物质世界的探索从未停止。从宏观的宇宙星辰到微观的原子分子，每一次的深入洞察都为我们带来了颠覆性的认识和技术的飞跃。如今，我们正站在一个全新的起点，一个由纳米技术和分子电子学共同构筑的微观电子学时代。本书《纳米与分子电子学手册》正是这一前沿领域的集大成之作，它将带领读者深入探索这个由原子尺度操控和电子行为精细调控所构建的奇妙世界，揭示其蕴含的巨大潜力和广阔前景。 一、 纳米技术：尺度改变世界的魔法 纳米技术，顾名思义，是指在纳米尺度（1至100纳米，约等于千分之一根头发丝的直径）上对物质进行理解、操控和制造的科学与工程技术。在这个尺度下，物质的性质会发生显著的改变，呈现出许多宏观世界中难以想象的量子效应和表面效应。本书将从纳米技术的基石出发，系统阐述其核心概念、关键材料和制造方法。 1.1 纳米世界的基石：量子力学与统计力学 在纳米尺度，量子力学扮演着至关重要的角色。电子的波动性、隧穿效应、量子阱、量子点等量子现象的出现，使得纳米材料展现出独特的电学、光学、磁学和化学性质。本书将深入浅出地介绍这些量子力学基本原理，并探讨它们如何影响纳米材料的性能。同时，统计力学也为理解大量纳米粒子集合体的宏观行为提供了理论框架。本书将解释如何运用统计力学来预测和控制纳米材料的相变、动力学过程以及宏观性能。 1.2 纳米材料的百花园：种类、特性与应用 纳米材料的种类繁多，各具特色。本书将详细介绍几类最具代表性的纳米材料： 零维纳米材料： 如量子点、纳米颗粒、富勒烯等。量子点因其尺寸可调的光谱发射特性，在显示技术、生物标记和太阳能电池等领域有着广泛应用。富勒烯作为一种全碳纳米结构，以其独特的球形或椭球形结构，展现出优异的导电、导热和催化性能。 一维纳米材料： 如纳米线、纳米管（碳纳米管、氮化硼纳米管）、纳米带等。纳米线和纳米管具有极高的长径比，优异的力学性能和电子传输性能，是构建纳米器件、传感器和高性能复合材料的关键。碳纳米管因其独特的电子结构，表现出金属或半导体特性，是未来电子学领域的重要候选材料。 二维纳米材料： 如石墨烯、二维过渡金属硫化物（TMDs，如MoS2、WS2）、黑磷等。石墨烯作为一种单层碳原子构成的二维材料，具有极高的导电导热性、优异的力学强度和光学透明度，被誉为“新材料之王”，在高性能电子器件、柔性显示、能量存储等领域展现出巨大潜力。TMDs和黑磷也因其独特的电子和光学性质，成为下一代半导体器件和光电器件的重要组成部分。 三维纳米材料： 如多孔纳米材料、纳米晶体薄膜、纳米复合材料等。多孔纳米材料因其巨大的比表面积，在催化、吸附和分离领域有着广泛应用。纳米晶体薄膜则在光学器件、传感器和储能设备中发挥着重要作用。纳米复合材料通过将不同纳米材料结合，能够实现性能的协同增强，例如在提高材料的强度、韧性和导电性方面。 本书将逐一剖析这些纳米材料的制备方法，包括自上而下的刻蚀、研磨等方法，以及自下而上的化学合成、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等方法。同时，也将深入探讨它们的独特物理化学性质，并重点介绍其在各自领域的具体应用案例，如在电子学中的高性能晶体管、存储器；在能源领域的太阳能电池、锂离子电池；在生物医学中的药物递送、生物成像；在环境领域的催化剂、污染物传感器等。 二、 分子电子学：超越硅基的全新逻辑 如果说纳米技术为我们提供了精密的“积木”，那么分子电子学则致力于利用单个分子或少数分子来构建电子器件，实现信息处理和存储功能。它旨在将电子器件的尺度缩小到分子级别，从而突破传统半导体器件的物理极限，实现极高的集成密度和更低的功耗。本书将详细介绍分子电子学的基本原理、关键挑战以及未来的发展方向。 2.1 分子作为电子元件：原理与设计 在分子电子学中，单个分子或分子阵列被用作电阻、电容、二极管、晶体管甚至存储单元。本书将重点介绍以下几个核心概念： 分子导线： 如何设计和构建能够高效传输电子的分子链，以及它们与电极的界面连接问题。 分子开关： 利用分子的构象变化、氧化还原反应或光化学反应来控制电子的通过与否，从而实现开关功能。例如，一些特定的分子可以在两种不同的电位状态下稳定存在，从而实现逻辑运算。 分子存储器： 利用分子的多稳态特性（如电荷态、构象态）来实现信息存储。本书将介绍基于分子隧穿结、分子晶体或分子自组装膜的存储单元设计。 分子传感器： 利用分子对特定化学物质或物理信号的响应来实现检测。例如，某些分子在与特定目标分子结合后，会发生光学或电学性质的变化，从而实现对目标分子的定量或定性检测。 本书将深入探讨分子的电子输运机制，包括隧穿、跳跃导电等。它还将介绍如何通过化学合成来精确设计和构建具有特定电子功能的分子，并讨论如何将这些分子有效地集成到宏观电路中，实现分子与传统电子器件的接口。 2.2 分子电子学的挑战与机遇 尽管分子电子学展现出巨大的吸引力，但其发展也面临着诸多挑战： 连接与集成： 如何稳定、高效地将单个分子或分子阵列与宏观电极连接，是实现大规模分子器件的关键技术难题。 可重复性与稳定性： 分子器件的性能容易受到环境因素（温度、湿度、化学污染）的影响，如何保证器件的长期稳定性和可重复性是亟待解决的问题。 制造与可扩展性： 如何以低成本、高效率的方式大规模制造分子电子器件，是实现商业化应用的重要前提。 理论建模与仿真： 准确预测和理解分子的电子行为，以及设计高性能分子器件，需要先进的理论计算和仿真工具。 本书将详细分析这些挑战，并探讨目前的研究进展和潜在的解决方案。同时，也将展望分子电子学的未来机遇，例如在超高密度信息存储、低功耗计算、新型传感器、类脑计算等前沿领域的应用前景。 三、 纳米与分子电子学的交叉融合：面向未来的集成电路 纳米技术和分子电子学并非孤立存在，它们的交叉融合将为电子学领域带来革命性的变革。本书将重点探讨两者的结合如何催生出更先进、更强大的电子器件和系统。 3.1 纳米结构在分子电子学中的作用 纳米技术可以为分子电子学提供重要的支撑平台。例如，纳米制造技术可以用来构建高精度、低缺陷的电极阵列，为分子器件的集成提供基础。纳米材料本身，如纳米线、纳米管，也可以作为构建分子器件的结构单元，实现更复杂的功能。本书将介绍如何利用纳米技术来控制分子的自组装，构建有序的分子网络，以及如何利用纳米探针来探测和操驭单个分子。 3.2 分子层面的器件设计与优化 通过分子电子学的方法，可以在纳米尺度上实现传统半导体器件难以达到的功能。例如，利用分子的固有特性来设计具有更高开关比、更低漏电流的晶体管，或者开发具有更高存储密度和更快读写速度的存储器。本书将探讨如何通过分子设计来优化器件的电子性能，以及如何实现超越经典硅基器件的性能极限。 3.3 面向未来的集成系统：摩尔定律的新篇章 随着硅基半导体技术的接近物理极限，纳米与分子电子学的融合被视为延续摩尔定律、开启后摩尔时代的重要途径。本书将展望如何通过纳米与分子电子学的集成，构建出具有前所未有的计算能力、存储能力和能源效率的下一代电子系统，例如能够模拟人脑复杂功能的类脑计算芯片，以及能够实现大规模并行处理的超高密度计算平台。 四、 结论：微观世界的无限未来 《纳米与分子电子学手册》不仅是一本汇集前沿知识的百科全书，更是一扇通往未来电子技术大门的钥匙。它将带领读者穿越宏观与微观的界限，认识到在原子和分子尺度上操控电子所能带来的无限可能。本书旨在为科研人员、工程师、学生以及对前沿科技充满兴趣的读者提供一个全面、深入的学习平台，激发更多创新思维，推动纳米与分子电子学领域的进一步发展，最终造福人类社会。本书所涵盖的知识将深刻影响信息技术、能源、材料、生物医学等多个领域，开启一个更加智能、高效、可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够改变世界、影响未来的科学技术抱有浓厚的兴趣，而“纳米与分子电子学”这个书名，更是精准地击中了我的关注点。这本书给我的第一印象是，它似乎在描绘一个我们日常生活中触不可及的微观世界，在这个世界里，构成万物的基本单元——原子和分子，被赋予了前所未有的功能，从而构建出全新的电子器件。我非常好奇，在如此小的尺度下，科学家们是如何实现对电荷的精确控制，又是如何设计出能够执行计算和信息处理的“分子机器”的？我希望这本书能够清晰地阐述纳米材料在电子学中的关键作用，以及分子电子学所带来的革命性潜力。我想知道，这些听起来非常“科幻”的技术，离我们的现实生活还有多远？它们将如何改变我们的智能手机、电脑，甚至能源存储方式？我期待这本书能够以一种既有深度又不失趣味的方式，带领我领略这个充满无限可能的微观科技世界。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我最先被它厚实的质感所吸引，纸张的触感很好，印刷也十分精美，这让我对接下来的阅读充满了期待。我一直对那些能够改变人类生活方式的颠覆性技术非常感兴趣，而纳米和分子电子学无疑是其中最前沿、最具潜力的领域之一。我希望这本书能够清晰地阐述这一领域的核心概念，比如纳米材料的特性是如何被利用来构建电子元件的，以及分子电子学在信息存储、信号处理等方面展现出的独特优势。我尤其好奇的是，当前的研究进展到了什么程度？有哪些突破性的发现和技术已经初露端倪，又有哪些潜在的应用场景是值得我们关注的？这本书会不会探讨一些实际的实验案例，让我能够更直观地理解这些抽象的理论？我希望它能像一位经验丰富的向导，带领我穿越这个复杂而迷人的科学世界，让我不仅能了解“是什么”，更能理解“为什么”和“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学发展脉络感兴趣的读者，我一直密切关注着那些能够重塑我们认知的领域。“纳米与分子电子学”这个名字，立刻勾起了我对未来科技发展趋势的好奇心。我曾经听说过，纳米技术能够极大地提升材料的性能，而分子电子学更是将电子器件的尺寸推向了前所未有的极限。我希望这本书能够深入浅出地介绍这一领域的核心理论，例如量子力学在纳米尺度下的表现，以及如何利用分子本身的特性来实现电子功能。我尤其关注的是，目前有哪些实际的应用正在被开发，或者已经取得了初步的成功？这本书会不会提及一些具体的材料，比如碳纳米管、石墨烯，或者有机半导体，以及它们在构建新型电子器件中的独特优势？我期待这本书能够为我打开一扇了解未来电子学发展方向的窗户，让我能够更清晰地看到科技进步的下一个浪潮。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对前沿科技充满热情的科技爱好者，而“纳米与分子电子学”这个书名，无疑是我近期最期待的读物之一。我一直被那些能够突破物理极限、 miniaturize 各种功能的小型化技术所吸引。这本书给我最直观的感受是，它似乎在描绘一个由原子和分子构成的微观世界，在这个世界里，电子不再是我们熟悉的“流水”，而是以一种全新的、更加精妙的方式被操控和利用。我非常好奇，在如此微小的尺度下，科学家们是如何实现对电荷的精确控制，又是如何构建出能够执行复杂运算的器件的？我期望这本书能够为我揭示纳米材料在电子学中的关键作用，以及分子电子学所带来的革命性潜力。我想知道，这些看似遥不可及的技术，离我们的日常生活还有多远？它们将如何改变我们的计算方式、通信方式，甚至能源利用方式？我希望这本书能以一种引人入胜的方式，带我进入这个充满无限可能的微观宇宙。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引眼球了，深邃的蓝色背景上，闪烁着微小的光点，仿佛是正在运转的纳米器件，又像是宇宙深处的星辰，给人一种科技感和未来感。我一直对微观世界的奥秘充满好奇，而“纳米与分子电子学”这个标题更是直击我的兴趣点。虽然我并非这个领域的专业研究者，但我对它所描绘的前景——利用纳米和分子级别的材料来构建全新的电子器件，以及由此可能带来的计算能力、能源效率和器件小型化的飞跃，充满了无限的遐想。我期望这本书能够以一种相对易懂的方式，带领我进入这个令人着迷的领域，了解它的基本原理，关键技术，以及那些正在改变世界的研究进展。我想知道，究竟是什么样的材料，如何实现电荷的传输和控制？分子电子学又与传统的半导体电子学有什么本质的区别？那些在实验室中闪耀的微小奇迹，最终会如何融入我们的日常生活，带来更智能、更便捷的体验？我希望这本书能解答我的这些疑问，并且激发我更深入的探索欲望，让我对未来的科技发展有一个更清晰的认识。