微系統中基於分子凝聚態的研究

《微系統中基於分子凝聚態的研究》是一本（美）曼索里編制，由復旦大學出版社在2006-11-01出版的書籍。

基本介紹

• 書名：納米技術原理
• 又名：（副標題）微系統中基於分子凝聚態的研究
• 作者：G.Ali Mansoori（美）曼索里 
• 原版名稱：Principles of Nanotechnology
• ISBN：9787309052060
• 類別：科學技術類
• 頁數：341頁
• 定價：40元
• 出版社：復旦大學出版社
• 出版時間：2006-10-31
• 裝幀：平裝
• 開本：16開 

圖書信息

ISBN：9787309052060齣版時間：2006-11-01版　次：1頁　數：341

內容簡介

納米技術最先由諾貝爾物理學獎獲得者、著名的物理學家理察·費曼在1959年12月29日的一次報告中提出來的。20世紀80年代，掃描探針顯微鏡發明之後，納米技術開始快速發展，現在它已成為物品設計和製作中最活躍的前沿套用領域。《納米技術原理》就是作者根據自己37年的研究工作，在給伊利諾依（Illinois）大學的工程、生物和物理類研究生和讀過量子力學、統計力學的高年級大學生講課的講稿基礎上撰寫而成的。《納米技術原理》強調在凝聚態物質的分子研究基礎上，重點介紹微系統的有趣課題。《納米技術原理》共分11章，分別講述原子、分子納米技術的進展；納米系統中分子間的作用力和勢函式；納米系統的熱力學和統計力學；納米系統的Monto Carlo模擬法；納米系統的動力學模擬法；納米系統的計算機模擬和最最佳化；納米系統的相變；原子分子的定位安裝；分子自組裝；動力學組合化學；分子組裝的鳥籠結構等。《納米技術原理》提供了豐富的進一步研究的參考文獻。

微系統中基於分子凝聚態的研究

《納米技術原理》除了可用作相關專業的研究生教材和本科生選修課教材之外，還可作為有關專家了解納米系統學科概貌的參考讀物。《納米技術原理》的細緻解釋，一定會引起讀者的廣泛關注。考慮到納米技術是一門跨學科的交叉學科，《納米技術原理》還附上術語解釋，包括了縮略語、化學方程式、概念定義、方程和理論等方面，這將為不同學科的讀者提供閱讀的方便。

作者簡介

曼索里，G.Ali Mansoori，美國Illinois大學生物工程和化學工程系教授、博士。

作者致力於將統計力學和熱力學套用於化學工程和生物工程之中，研究範圍涉及重油利用、瀝青質特徵、天然氣淨化、超臨界流體的提取、生物技術和環境污染等。作者已經取得了以下成果：確立了可用於工程設計計算的新的分子溶液理論、多組份混合物的相平衡理論，並將上述兩理論用於聚合物溶體、石油貯存流體、煤液化流體以及生物學流體之中；得到由極化分子或親水性分子組成的反對稱混合物的統計力學混合規則；提出了超臨界流體萃取和反縮聚的可能技術手段，並將這些技術手段用於天然氣的生產和加工過程之中；得出生物學分離的相平衡理論以及在從生物學流體富集生物大分子（蛋白質）過程中的套用；從石油原油中提取瀝青質的沉澱和分離技術及其在石油生產和加工過程中的套用等。作者採用了色譜法、界面張力計、沸點升高測定法以及微組分集結、膠體化、微膠粒、聚合等實驗方法和統計力學理論，建立了上述的技術設施。

《納米技術原理》一書是作者近年來對微系統進行分子研究和在凝聚態物理教學工作的基礎上編寫而成的。

·查看全部>>

目錄

Preface

Chapter1—AdvancesinAtomicandMolecularNanotechnology

Introduction

TheImportanceofNanoscale

AtomicandMolecularBasisofNanotechnology

SomeRecentKeyInventionsandDiscoveries

ScanningTunnelingMicroscope

AtomicForceMicroscope

Diamondoids

Buckyballs

CarbonNanotubes

Cyclodextrins，LiposomeandMonoclonalAntibody

OngoingResearchandDevelopmentActivities

FutureProspectsinNanoscienceandNanotechnology

ConclusionsandDiscussion

SomeImportantRelatedINTERNETSites

Bibliography

Chapter2—NanosystemsIntermolecularForcesandPotentials

Introduction

CovalentandNoncovalentInteractions

InteratomicandIntermolecularPotentialEnergiesandForces

ExperimentalandTheoreticalDevelopmentofInterparticlePotentials

Step（1）：AFMMeasurementandEmpiricalModeling

Step（2）：TheoreticalModeling

LinearizedAugmentedPlaneWave（LAPW）

Full-PotentialLinearizedAugmentedPlaneWave（FLAPW）

Step（3）：DevelopmentofNanoparticlePotentials

PhenomenologicalInteratomicandIntermolecularPotentials

1.InteratomicPotentialsforMetallicSystems

1.1.TheMany-BodyEmbedded-AtomModel（EAM）Potentials

1.2.TheMany-BodyFinnisandSinclair（FS）Potentials

1.3.TheMany-BodySuttonandChen（SC）Long-RangePotentials

1.4.TheMany-BodyMurrell-Mottram（MM）Potential

1.5.TheMany-BodyRafii-TabarandSutton（RTS）Long-RangeAlloyPotentials

1.6.Angular-DependentPotentials

2.InteratomicPotentialsforCovalently-BondingSystems

2.1.TheTersoffMany-BodyC-C，Si-SiandC-SiPotentials

2.2.TheBrenner-Tersoff-TypeFirstGenerationHydrocarbonPotentials

2.3.TheBrenner-Tersoff-TypeSecondGenerationHydrocarbonPotentials

3.InteratomicPotentialforC-CNon-CovalentSystems

3.1.TheLennard-JonesandKiharaPotentials

3.2.Theexp-6Potential

3.3.TheRuoff-HickmanPotential

4.InteratomicPotentialforMetal-CarbonSystem

5.Atomic-SiteStressField

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter3—ThermodynamicsandStatisticalMechanicsofSmallSystems

Introduction

ThermodynamicSystemsinNanoscale

Energy，HeatandWorkinNanosystems

LawsofThermodynamics

TheZerothLaw

TheFirstLaw

TheSecondLaw

TheThirdLaw

StatisticalMechanicsofSmallSystems

ThermodynamicsandStatisticalMechanicsofNonextensiveSystems

EulersTheoremofHomogenousFunctions

BoltzmannandBoltzmann-GibbsFormulaeofEntropy

TsallisFormulaofEntropy

MicrocanonicalEnsembleforNonextensiveSystems

CanonicalEnsembleforNonextensiveSystems

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter4—MonteCarloSimulationMethodsforNanosystems

Introduction

GeneratingRandomNumbers

GeneratingUniformlyDistributedRandomNumbersin[0，1）

GeneratingRandomNumbersin[a，b）AccordingtoaGiven

DistributionFunctionP（x）

ImportanceSampling

MonteCarloIntegrationMethod

ApplicationstoNanosystemsComposedofaFewParticles

EquilibriumStatisticalMechanicsandMonteCarloMethod

TheMarkovProcess

ChoiceoftheTransitionFunction

Example

AcceptanceRatiosandChoiceoftheMoves

OtherTrickstoImprovetheSimulationSpeed

ApplicationofMonteCarlotoNonequilibriumProblems

TheLangevinEquation

InteractingSystems

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter5—MolecularDynamicsSimulationMethodsforNanosystems

Introduction

PrinciplesofMDSimulationofNanosystems

IntegrationofNewtonEquationofMotion

1.TheVeletMethod

2.TheLeap-FrogMethod

3.TheVelocity-VerletMethod

4.TheGearPredictor-CorrectorMethod

ChoiceoftheTimeIncrementAt

MDSimulationofSystemsinContactwithaHeatBath：Thermostats

1.VelocityScalingThermostat

2.TheNose-HooverExtended-SystemThermostat

3.TheLangevinThermostat

CalculationsResultingfromMDSimulations

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter6—Computer-BasedSimulationsandOptimizationsforNanosystems

Introduction

A.ClassificationofSimulationMethodsBasedonAccuracyandComputationalTime

MethodswiththeHighestDegreeofAccuracy（VeryCPU-Intensive）

MethodswiththeSecondHighestDegreeofAccuracy

Semi-EmpiricalMethods

StochasticMethods

B.ClassificationofOptimizationsinMolecularSimulations

LocalOptimizationMethods

1.SteepestDescentMethod（SDM）

2.DampedNewtonianDynamicsMethod

3.ConjugateGradientsMethod（CGM）

4.Quasi-NewtonMethods

GlobalOptimizationMethods

1.SimulatedAnnealingMethod

2.GeneticAlgorithm

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter7—PhaseTransitionsinNanosystems

Introduction

TheGibbsPhaseRule

PhaseTransitions

AComparisonofPhaseTransitionsBetweenSmallandLargeSystems

Fragmentation

ExperimentalObservationsofPhaseTransitionsinSmallSystems

1.EvaporationofWaterinaSealedNanotube

2.MicellizationandCoacervation

3.AnExampleofCrystallization

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter8—PositionalAssemblyofAtomsandMolecules

Introduction

Positional（orRobotic）Assembly

ScanningProbeMicroscopy

1.Topografiner

2.QuantumMechanicalTunnelingEffect

3.PiezoelectricPhenomena

4.ScanningTunnelingMicroscope（STM）

5.ElectronicsFeedbackLoop

6.AtomicForceMicroscope（AFM）

ApplicationsofSTMforPositionalAssemblyofMolecules

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter9—MolecularSelf-Assembly

Introduction

TheFiveFactorsResponsibleforSelf-Assembly

（1）.TheRoleofMolecularBuildingBlocks（MBBs）inSelf-Assembly

（2）.TheRoleofIntermolecularInteractionsinSelf-Assembly

（3）.Reversibility

（4）.MolecularMobility

（5）.ProcessMedium

SomeExamplesofControlledSelf-Assemblies

（A）.Self-AssemblyUsingSolidSurfaces-Immobilization

Techniques

（A-1）.AffinityCouplingviaAntibodies

（A-2）.AffinityCouplingbyBiotin-Streptavidin

（Bio-STV）SystemandItsModification

（A-3）.ImmobilizedMetalIonComplexation（IMIC）

（A-4）.Self-AssembledMonolayer（SAM）

（A-4-1）.PhysicalAdsorption

（A-4-2）.InclusioninPolyelectrolytesor

ConductingPolymers

（A-4-3）.InclusioninSAM

（A-4-4）.Non-OrientedAttachmenttoSAM

（A-4-5）.OrientedAttachmenttoSAM

（A-4-6）.DirectSite-SpecificAttachmenttoGold

（A-5）.StrainDirectedSelf-Assembly

（A-6）.DNADirectedSelf-Assembly

（A-7）.Self-AssemblyonSiliconSurfaces

（B）.Self-AssemblyinFluidMedia

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter10—DynamicCombinatorialChemistry

Introduction

DynamicCombinatorialLibrary（DCL）

ChallengesandLimitationsinDesigningaDCL

（i）TheNatureofDCLComponentsandTemplates

（ii）TheTypesofIntermolecularInteractionsinDCL

（iii）ThermodynamicConditions

（iv）MethodsofaDCLAnalysis

MolecularRecognition

SomeExamplesandApplicationsofDCL

Host-GuestChemistry

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Chapter11—MolecularBuildingBlocks—Diamondoids

Introduction

MolecularBuildingBlocks

Diamondoids

SomePhysicalandChemicalPropertiesofDiamondoid

Molecules

SynthesisofDiamondoids

GeneralApplicationsofDiamondoids

ApplicationofDiamondoidsasMBBs

DiamondoidsforDrugDeliveryandDrugTargeting

DNADirectedAssemblyandDNA-Adamantane-Protein

Nanostructures

DiamondoidsforHost-GuestChemistry

ConclusionsandDiscussion

Bibliography

Glossary

Index

·查看全部>>

前言

《納米技術原理》是我近年來對納米系統凝聚態的分子行為的研究工作和教學活動的結晶。書中涉及的納米系統的特殊觀念源於我早先對物質、統計力學、熱力學和工程科學的分子研究。以前我曾參與該學科的各種專題討論、口頭交談、學術討論和研究論文切磋等活動。

我很感激很多同事、朋友和學生，從他們中間我找到了許多論文的合作夥伴。我特別要感謝的是：J.Anderson，L.Assoufid，R.Bagherian，B.Chehroudi，D.Dziura，T.Ebtekar，A.Eliassi，K.Esfarˉjani，T.F.George，A.Johnson，L.A.Kennedy，G.L.Klimchitskaya，C.Megaridess，S.Priyanto，H.RafiiˉTabar，H.Ramezani，D.Samaˉranski，B.Searles，T.A.F.Soelaiman，G.R.VakiliˉNezhaad，M.ShariatyˉNiassar，A.Soltani，B.Soltani，A.Suwono，G.Uslenghi，G.W illing以及G.Zhang。這些合作者對本書的完成起到極為寶貴的作用。讀者應該牢記在心的是：本書是專為納米技術這一專題服務的。書中列出的題目和參考文獻是有限的，我要對忽視的出版物的作者表示歉意。