纳米科技基础 第2版PDF电子书下载

第1章 从原子到材料 1

1.1 原子结构 2

1.2 有限的化学元素与丰富的材料体系 10

1.2.1 固体中的化学键 10

1.2.2 有限的元素与复杂的物质世界 13

1.2.3 固体材料的结构 16

参考文献 18

第2章 低维结构 21

2.1 量子阱 23

2.1.1 概念与背景 23

2.1.2 量子阱中的能级 24

2.1.3 量子阱结构造成的能级分裂 24

2.1.4 量子阱结构造成的电子态密度分布及其影响 26

2.1.5 基于量子阱和超晶格材料的量子器件 29

2.2 量子线 32

2.2.1 量子线的电子能带结构 32

2.2.2 量子线的性质 35

2.2.3 碳纳米管电子器件 35

2.3 量子点 36

2.3.1 量子点的能级 36

2.3.2 量子点的性质 37

2.3.3 量子点的应用 38

参考文献 42

第3章 纳米制备技术 45

3.1 光刻 47

3.1.1 光学光刻 48

3.1.2 电子束光刻 50

3.1.3 离子束光刻 52

3.1.4 X射线光刻 54

3.2 软刻蚀 55

3.2.1 微接触印刷术 57

3.2.2 复制模塑 61

3.2.3 转移微模塑 63

3.2.4 毛细微模塑 64

3.2.5 溶剂辅助微模塑 65

3.3 “蘸水笔”纳米刻蚀术 68

3.3.1 阵列化的磁性纳米结构 71

3.3.2 各种固态纳米结构的制备 72

3.3.3 DPN构造生物分子微纳米阵列结构 74

3.4 纳米球刻蚀 77

3.4.1 单层周期性微粒阵列 78

3.4.2 双层周期性微粒阵列 78

3.4.3 纳米环 79

3.4.4 用SL PPAs为模板通过共价吸附纳米微粒自组装 80

3.4.5 角分辨纳米球刻蚀 81

3.5 自组装 85

3.5.1 静态自组装 86

3.5.2 动态自组装 93

参考文献 94

第4章 原子或分子操纵 113

4.1 STM操纵原子 114

4.1.1 横向操纵模式 114

4.1.2 纵向操纵模式 115

4.1.3 非弹性隧穿诱导操纵模式 116

4.1.4 电场诱导操纵模式 117

4.2 操纵原子构筑纳米结构 118

4.2.1 量子栅栏 118

4.2.2 量子海市蜃楼——近藤共振电子结构的蜃影 119

4.3 原子操纵与单分子化学 122

4.3.1 非弹性隧穿谱 122

4.3.2 原子操纵与单个分子的振动谱研究 123

4.3.3 诱导单分子化学反应 124

4.4 光镊操纵 126

参考文献 128

第5章 典型纳米材料——碳纳米管和石墨烯 131

5.1 碳纳米管的制备 134

5.1.1 合成技术 134

5.1.2 生长机理 135

5.2 碳纳米管的结构、缺陷和性能 136

5.2.1 碳纳米管的结构和缺陷 136

5.2.2 新奇结构碳纳米管 138

5.2.3 碳纳米管的性能 140

5.3 碳纳米管的潜在应用 144

5.3.1 储能 145

5.3.2 碳纳米管分子电子学 147

5.3.3 微探针和传感器 148

5.3.4 复合材料 149

5.3.5 纳米反应器 150

5.4 石墨烯 151

5.4.1 石墨烯的结构 151

5.4.2 石墨烯的制备 151

5.4.3 石墨烯的性质与应用 152

参考文献 157

第6章 纳米结构显微分析 159

6.1 前言 160

6.2 扫描电子显微镜 161

6.2.1 电子与样品的相互作用 161

6.2.2 扫描电子显微镜的工作原理及应用 163

6.3 透射电子显微镜 166

6.3.1 电子衍射分析 166

6.3.2 透射电子显微镜的工作模式 168

6.3.3 电子衍射图标定 170

6.3.4 纳米结构分析 172

6.3.5 电子显微分析新进展 174

6.4 扫描探针显微镜 176

6.4.1 扫描力显微镜的工作原理 176

6.4.2 扫描力显微镜的工作和成像模式 177

6.4.3 几种常用的扫描力显微镜 179

6.4.4 扫描探针显微镜在纳米表征中的应用 182

6.5 扫描隧道显微镜 184

6.5.1 扫描隧道显微镜的工作原理 185

6.5.2 扫描隧道显微镜的应用 187

6.6 扫描近场光学显微镜 194

6.6.1 传统光学显微镜的工作原理 194

6.6.2 扫描近场光学显微镜的工作原理 195

参考文献 199

第7章 纳米电子学 205

7.1 纳米晶体管 206

7.1.1 什么是晶体管 206

7.1.2 碳纳米管晶体管 206

7.1.3 单电子晶体管 209

7.2 纳米存储器 212

7.3 纳米电路 214

7.3.1 传统大规模集成电路 214

7.3.2 纳米电路 216

7.4 基于纳米科技的量子计算机 221

参考文献 224

第8章 纳米生物技术 227

8.1 纳米技术与生物大分子 228

8.1.1 DNA 229

8.1.2 蛋白质 234

8.2 纳米颗粒材料与细胞 236

8.2.1 金属纳米颗粒材料 236

8.2.2 非金属纳米颗粒材料 237

8.3 纳米医学造影材料 238

8.3.1 造影剂在磁共振成像中的应用 239

8.3.2 医学造影剂在光声成像中的应用 241

8.4 癌症的早期诊断与治疗 243

8.4.1 肿瘤病理学与纳米粒子治疗的生物学基础 243

8.4.2 纳米技术在癌症诊断方面的应用研究 245

8.4.3 纳米技术在癌症治疗方面的应用研究 247

参考文献 254

第9章 前景展望 257

9.1 原子和分子 258

9.2 创新点 258

9.3 纳米科学 260

9.4 纳米技术 260

9.5 什么是可能的 261

9.6 原子力显微镜对纳米技术的贡献 261

9.7 纳米科技的未来十年 262

附表 264

全书思考题 266