納米化學：納米材料的化學途徑

《納米化學:納米材料的化學途徑》是2014年科學出版社出版的圖書，作者是傑弗里·厄津 (Ozin G.A.) 、安德烈·阿瑟諾。

基本介紹

• 中文名：納米化學:納米材料的化學途徑
• 作者：Geoffrey A. Ozin、André C. Arsenault、Ludovico Cademartiri 
• 出版社：科學出版社 
• 出版時間：2014年8月1日
• 頁數：718 頁
• 開本：5 開
• ISBN：9787030413819 
• 外文名：The Royal Society of Chemistry: Nanoehemlstry: a chemical approach to nanomaterials
• 類型：科技
• 語種：簡體中文

內容簡介

《納米化學：納米材料的化學途徑》從化學的視角描述納米科學的基本原理，具備足夠的廣度和深度，而在兩者之間又更注重其廣度，力圖化繁為簡、全面合理地展現納米科技領域。每章的最後都附有一些沒有明確答案的思考題，希望為讀者解決自己研究領域中的問題提供靈感，指引方向。

“《納米化學：納米材料的化學途徑》首次採用一種全面和綜合的方式來闡述該領域廣博的內涵、既成的影響以及巨大的潛力。在我看來，《納米化學：納米材料的化學途徑》是目前關於納米化學的最佳教科書。”

——Chad A. Mirkin

圖書目錄

中文版序

譯者序

序

第二版前言去而復歸

前言從納米開始

本書的目的

本書的結構

講授（納米）材料

學習（納米）材料

探求（納米）材料

致謝

思考題關於納米化學、納米科學、納米技術和納米安全

第1章納米化學基礎

11植根於材料化學的納米化學

12材料和納米材料的合成

13材料自組裝

14宇宙大爆炸

15“納米”的意義何在？

16納米材料的大或小

17納米尺度下的量子力學

18什麼是納米化學？

19分子自組裝與材料自組裝

110什麼是多級組裝？

111引導的自組裝

112超分子的視角

113自組裝材料的族譜

114通向多孔固體材料

115向生物礦物學習——形貌即功能

116你能讓晶體彎曲嗎？

117無處不在的圖案

118天然形態的人工合成

119材料的二維組裝

120自組裝單層膜與軟印刷技術

121巧妙的團簇

122納米線的前景

123操縱膠體

124介觀尺度自組裝

125集成體系的材料自組裝

參考文獻

思考題關於材料化學、納米化學、自組裝材料的族譜、材料自組裝和

尺度

第2章化學圖案化與軟印刷

21針尖上的主禱文

22軟印刷技術

23什麼是自組裝單層膜？

24軟印刷技術的科學與藝術

25表面潤濕性能的圖案化

26凝聚形成的圖形

27微透鏡陣列

28納米環的陣列

29自組裝單層膜的集成

210固體表面的圖案化

211印刷高分子

212超越分子——薄膜的轉移印刷

213活細菌的接觸印刷

214自組裝單層膜的電接觸

215自組裝單層膜上的晶體工程

216學習自然界的生物晶體工程學

217濕的印章——奇妙的Liesegang環收縮

218濕刻圖案

219膠體微球圖案

220自組裝單層膜上圖案化的蛋白石陣列

221可變換功能基團的自組裝單層膜

222通過光催化進行圖案化

223可逆的自組裝單層膜開關

224電潤濕開關

225可調節表面形態的PDMS——可變形的模子

226“甜”的晶片

227橫向剪下的圖案印刷

228納米剖層

229單孔道解析度的氧化鋁納米孔道圖案

參考文獻

思考題關於軟印刷、自組裝單層膜和圖案化

第3章層層自組裝

31一次組裝一層

32靜電超晶格

33有機聚電解質多層結構

34層層智慧型窗

35厚度多少才算薄？

36組裝金屬有機聚合物

37聚電解質多層膜的直接成像

38聚電解質膠體多層膜

39具有組成分布的層層自組裝膜

310層層自組裝微機電系統

311捕獲活性蛋白

312負載蛋白的多孔多層膜

313彎曲表面上的層層組裝

314微晶體的包裹——聚電解質塗層的結晶藥物釋放系統

315用作藥物運輸的可降解層層自組裝膜

316納米氣泡——新一代的超聲造影劑

317取向分子篩膜的晶體工程

318有序的沸石多晶體陣列

319交聯的晶體陣列

320多層布拉格堆疊中可調變的結構顏色

321二維層層組裝的結構顏色

322拓撲複雜結構的多層化

323圖案化的多層膜

324非靜電的層層自組裝

325低壓製備多層膜

326層層自受限反應

參考文獻

思考題單層膜、多層膜、材料平面的設計

第4章納米接觸印刷和蘸寫——印章和筆尖

41100nm以下的軟印刷技術

42微接觸印刷的延伸

43加壓印刷

44缺陷圖案化——拓撲引導的刻蝕

4550nm以下的納米接觸印刷

46納米接觸印寫——蘸筆納米印刷（DPN）

47矽表面上的DPN技術

48玻璃上的DPN技術

49半導體納米線上的納米印寫

410溶膠凝膠的DPN技術

411硬磁體上的軟圖案技術

412分子識別的印寫

413蛋白質識別納米結構的DPN技術

414DPN陣列技術檢測HIV病毒

415生物構造的圖案化

416噬性圖案——酶的DPN技術

417靜電DPN技術

418電化學DPN技術

419納米電化學掃描探針顯微鏡

420超越DPN技術——電消減製備納米結構

421納米電紡纖維

422有機發光二極體針尖——具有納米尺度掃描探頭光源的

原子力顯微鏡

423熱的針尖——DPN烙鐵

424結合納米和DPN技術的組合資料庫

42550000個針尖環繞

426納米記事簿

427基於PDMS印章的納米尺度圖案——DPN方式

428掃描探針接觸印刷

429蘸筆納米印刷的印章針尖

430兩種技術的平衡

431納米妖怪已經出瓶

參考文獻

思考題更精細的化學圖案工具

第5章納米棒、納米管和納米線的自組裝

51結構單元的組裝

52模板法製備納米線

53直徑可控的金納米棒

54組成可調的納米棒

55條碼納米棒的正交自組裝

56納米盤編碼

57表面增強拉曼光譜

58自組裝納米棒

59磁性納米棒束

510磁性納米棒與磁性納米簇

511吸引生物分子

512多級有序納米棒

513納米棒器件

514用具有納米孔道的模板製備納米管

515由納米棒層層沉積製備納米管

516單晶半導體納米線的合成

517氣液固相納米線合成

518納米線取向生長的控制因素

519電漿與催化的結合

520納米線的量子尺寸效應

521單一來源的前驅體

522超臨界流體——液態固態合成

523超細納米線——納米熱電學

524多種組成和構型的納米線

525納米針

526操控納米線

527膜泡中的納米管和納米線

528交叉的半導體納米線——最小的發光二極體

529納米線二極體和電晶體

530納米線感測器

531納米線催化電子器件

532納米線異質結構

533縱向超晶格納米線

534納米離子學：納米棒的離子交換

535同軸納米線異質結構

536分支納米線

537同軸門控納米線電晶體

538垂直納米線場效應電晶體

539集成金屬半導體納米線——納米級電觸點

540光子驅動納米線雷射

541電驅動納米線雷射

542紫外納米線探測器

543複合納米線

544用納米線製備單晶納米管

545納米線的溶液相合成

546紡絲納米線器件

547電紡絲法製備空心納米纖維

548碳納米管

549碳納米管的結構和電學性質

550彈道傳輸

551碳納米管納米力學

552碳納米管化學

553排成一行的碳納米管

554碳納米管光子晶體

555隨心所欲地放置碳納米管

556挑戰納米線間隙

557集成納米線的納米電子器件

558矽納米線太陽能電池——自供電的納米電子設備

559透明納米電子電路

560壓電式納米線發電機

561碳納米管無線電接收器

562矽納米線納米機電系統：高頻諧振器和超高靈敏度質量監測系統

563記憶猶新的納米線

564長篇大論之後的一點思考

參考文獻

思考題線、棒、管、低維度

第6章納米晶體的合成與自組裝

61結構單元的組裝

62納米晶體、納米簇還是納米顆粒？

63包覆半導體納米晶體的合成

64納米晶體箱中的電子和空穴

65納米糰簇相變

66觀測納米晶體的生長

67納米燒杯中的納米晶體

68包覆的金納米晶體——納米淘金潮

69硫醇配體包覆金納米簇的單晶X射線衍射結構

610烷基硫醇包覆金納米簇的檢測

611包覆納米晶體的分類

612納米晶體的研究熱潮

613包覆納米晶體的結構和形貌

614烷基硫醇包覆銀納米晶體超晶格

615活性表面電漿——可調的銀納米晶體超晶格

616納米晶體組成的晶體

617導電的納米晶體超晶格

618納米協同效應

619如果你不喜歡有機物

620二元納米晶體超晶格

621包覆磁性納米晶體超晶格——高密度數據存儲材料

622包覆納米晶體的軟印刷

623利用蒸發組織納米晶體

624納米“漏斗”底部的寶貝

625電致發光半導體納米晶體

626全彩納米晶體聚合物複合材料

627輕觸納米晶體開關

628光致變色的金屬納米晶體

629水溶性納米晶體

630生物分子與包覆半導體納米晶體

631用於癌症治療的熱納米棒

632納米金顏色的來源

633納米晶體DNA感測器——精益求精

634識別指紋的納米晶體

635DNA金聯合探測汞

636納米晶體半導體合金及其拓展

637核殼磁性合金納米晶體

638納米晶體的孔洞

639半導體納米晶體的延伸和拓展

640無機樹枝狀結構

641超支化納米晶體

642納米金末端——納米棒的接觸

643納米晶體二聚體、異質二聚體、異質三聚體和鏈的設計組裝

644碳納米糰簇——巴基球

645用C60構築納米器件

646用C60進行碳催化

參考文獻

思考題納米晶體、量子點、量子尺度效應

第7章微球——來自燒杯的顏色

71自然界的光子晶體

72光子晶體

73光子學中的半導體

74缺陷，缺陷，還是缺陷

75用光來計算

76顏色調節

77將自然界的光子晶體技術用於實驗室

78微球結構單元

79二氧化矽微球

710聚合物微球

711多層微球

712微球合成和微流體反應器中的微氣泡產生

713圖案化的微球——內部和外部

714微球自組裝基礎

715微球自組裝——晶體和薄膜

716膠體晶體流體

717超越微球的面心立方堆積

718模板——限域作用和外延生長

719展開多彩的蛋白石地毯

720光子晶體球

721有識別能力的膠體晶體

722光子晶體纖維

723膠體晶體的光學性質——BraggSnell定律

724膠體晶體的基本光學性質

725如何才稱得上完美

726開裂的矛盾

727合成完全光子帶隙

728從介電微球牢籠里逃出——單分散金屬微球的自下而上和自上而下合成

729寫出缺陷

730智慧型化的平面缺陷

731更聰明的平面缺陷

732基於光的光開關

733熱致變色膠體光子晶體開關

734液晶光子晶體

735內部的光源

736光子墨水

737全色光子晶體顯示

738彈性光子晶體——彩色指紋提取與防偽

739磁調製的光子晶體——磁性液體顏色

740電場調製顏色的膠體晶體

741顏色振盪

742光子晶體感測器

743膠體晶體色譜

744穿過膠體晶體的高分子

745快速路上的慢光子

746增強的和方向依賴的光催化

747在矽太陽能電池中增強光電導率

748光子晶體加密

749美杜莎化學——石頭的蝴蝶

750凝視光子晶體

參考文獻

思考題膠體組裝、膠體晶體、膠體晶體器件、結構顏色

第8章軟結構單元構築的微孔和介孔材料

81逃離沸石的囚籠

82多孔材料的元素組成

83微孔材料的模組自組裝

84儲氫配合物多孔材料

85結晶共價有機骨架材料

86微孔材料的總結與展望

87介觀尺度軟結構單元

88介觀生長——界面和介觀外延

89介觀生長和拓撲缺陷

810介觀生長——膠束還是液晶模板

811介觀尺度的蛋白石結構

812設計介孔材料

813尺度調整

814介觀結構與維度

815陽極氧化鋁多孔膜中的介孔取向

816製備垂直取向的介孔孔道

817垂直取向介觀孔道的其他方法

818電化學輔助組裝垂直孔道的有序介孔二氧化矽薄膜

819介觀形貌——球或其他形狀

820有望用於高效液相色譜的有序介孔有機矽材料

821介觀形貌——曲面形貌的可控合成

822介觀形貌——手性介孔二氧化矽

823介觀形貌——圖案化薄膜，軟印刷和微模塑形

824介觀組成——前驅體的性質

825介孔孔壁的功能化

826骨架中的有機基團

827一步法合成介孔結構酚醛樹脂材料和複製碳結構

828介孔複製

829有序介孔二氧化矽形貌的複製

830介觀結構

831有序介孔二氧化矽中的近結晶孔壁

832介孔中的客體

833介孔二氧化矽納米粒子用於智慧型藥物緩釋

834穿越不可透過膜

835包覆納米晶體

836在介孔二氧化矽中標記時間——光學存儲的新途徑

837有序介孔二氧化矽——聚合物雜化材料

838介觀化學——中間尺度上的材料合成

參考文獻

思考題模板、前驅體、孔材料

第9章嵌段共聚物的自組裝

91納米化學中無處不在的聚合物

92嵌段共聚物自組裝

93組裝無機聚合物

94嵌段多肽

95嵌段共聚物的生物工廠

96嵌段共聚物薄膜

97電致有序

98嵌段共聚物的空間受限

99嵌段共聚物的三維空間受限

910納米外延

911膠束製備

912活性嵌段共聚物產生的活性柱狀膠束

913通過嵌段共聚物膠束的層層自組裝構築納米孔抗反射塗層

914超分子組裝

915超分子蘑菇結構

916來自光波尺度嵌段共聚物的結構顏色

917一維嵌段共聚物空間受限——多級布拉格反射鏡

918顏色可調的嵌段共聚物凝膠布拉格反射鏡

919駕馭剛性棒

920納米結構陶瓷

921納米單體

922嵌段共聚物刻蝕

923裝飾嵌段共聚物

924嵌段共聚物的潤濕性

925嵌段共聚物中的納米線

參考文獻

思考題嵌段共聚物自組裝納米結構

第10章生物材料與生物啟示

101捷足先登的大自然

102模仿還是套用？

103真假化石

104大自然的雕塑作品

105從古到今的合成形態學

106仿生學

107材料設計的生物啟示

108生物礦化和仿生模擬

109形態合成——複雜形貌的無機材料

1010形態合成——棘皮動物與嵌段共聚物

1011磷酸鋁的形貌

1012化學合成的人工骨骼

1013礦化納米纖維

1014蚊眼仿生——合成抗霧表面

1015生物啟發——化學驅動的納米棒電動機

1016生物啟發——向自然學習

1017生物啟發——病毒外殼引導的納米簇合成

1018生物材料——藉助自然

1019閃金光的病毒

1020核酸引導的納米簇組裝

1021DNA編碼的納米簇鏈

1022用DNA構築材料

1023用你的DNA畫一個笑臉

1024細菌引導的材料自組裝

1025藉助病毒的組裝

1026磁性蛛絲

1027用作掩模的S層蛋白

1028自上而下製備的光子晶體

1029生命形態的聚合物

1030選擇性的表面結合

1031納米線的進化

1032生物分子馬達——隨處可見的納米機器

1033生物馬達是如何工作的

1034行走的驅動蛋白

1035以肌肉為動力的納米機器

1036細菌動力

1037ATP酶——生物馬達納米螺旋槳

1038來自生物的啟示

參考文獻

思考題有機質、生物礦化、仿生、生物啟發

第11章大尺度結構單元的自組裝

111超微米結構的自組裝

112基於毛細作用的自組裝

113大尺度多面體結構單元的“結晶”

114二維和三維電路和器件的自組裝

115微米尺度平面結構單元的“結晶”

116帶有圖案化表面多面體的自構築

117大尺度球形結構單元自組裝成三維“晶體”

118合成的微機電系統？

119接觸帶電——帶電球的有序排列

1110磁性自組裝

1111動態自組裝

1112自主的自組裝

1113自組裝與合成生命

參考文獻

思考題靜態和動態，毛細作用，形狀組裝

第12章納米及納米之外

121自組裝的未來

122微流體

123單納米線太陽能電池

124可拉伸矽

125用金來抑制HIV

126變臉的納米立方體

127納米礦物質

128納米火箭

129空心納米結構

1210在納米尺度上輸運

1211用3D黏墨書寫

1212納米線掩模

1213液體雷射器

1214用納米線和納米晶體修復

1215通過DNA組裝納米晶體

1216石墨烯——電子學的王子？

1217自癒合材料

1218多鐵性材料

1219材料的逆組裝

1220更重要的——“下一代”材料

參考文獻

思考題納米集萃

第13章納米化學實驗室

131螢光納米環陣列

132鐵磁性納米晶體陣列

133沸石膜

134電致變色的裝置

135尺度減小的軟印刷

136條碼磁性納米棒的自組裝

137碳納米管場發射顯示器

138光導硒納米線

139金屬膠體

1310金屬非金屬轉變

1311量子點的近紅外發射

1312納米燒杯中的納米晶體

1313膠體光子晶體的指紋識別

1314膠態晶體的毛細管柱

1315低介電常數薄膜

1316嵌段共聚物蝕刻

1317病毒引導的礦化

1318生物材料模板

1319巨觀尺度自組裝

1320膠體晶體的形狀

附錄A“自組裝”一詞的起源

參考文獻

附錄B納米化學的起源

參考文獻

附錄C納米粒子的細胞毒性

參考文獻

索引717

作者簡介

傑弗里 ∙ 厄津（Geoffrey A. Ozin） 1943年生於英國倫敦，於倫敦大學國王學院獲得學士學位，牛津大學奧里爾學院獲得研究生學位。在南安普頓大學作為ICI研究員進行博士後研究，之後任教於多倫多大學，現為加拿大政府材料化學及納米化學領域首席科學家，多倫多大學傑出教授，加拿大皇家學院院士。他也是英國皇家研究院和倫敦大學學院的榮譽教授，倫敦納米技術中心顧問，卡爾斯魯厄理工學院功能納米結構中心和納米技術研究中心客座教授。他的工作對當代的納米化學交叉學科領域產生了重大影響，有力地推動了納米技術的發展。他近期的研究集中於“不同尺度下的材料自組裝”。他展示了如何將納米到微米級的結構單元組裝成為前所未有的結構和形態，形成功能材料並具備豐富的功用。Ozin教授曾獲得阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎等多項獎勵。

安德烈 ∙ 阿瑟諾（André C. Arsenault） 1979年出生，26年在多倫多大學Geoffrey A. Ozin和 Ian Manners的課題組取得博士學位。與人合作創立了Opalux公司並擔任首席技術官。

盧多維科 ∙ 卡德馬蒂里（Ludovico Cademartiri） 1978出年生於義大利帕爾瑪，22年畢業於帕爾馬大學，28年在多倫多大學獲得博士學位，212年至今任愛荷華州立大學助理教授。