自组装纳米结构PDF电子书下载

目录 1

第1章 导论 1

第2章 合成自组装材料：原理和应用 6

2.1 微观和宏观的相互作用 6

2.1.1 分子间的相互作用能 6

2.1.2 宏观相互作用能 8

2.1.3 氢键、疏水作用和亲水作用 9

2.2 表面活性剂和亲水性分子 10

2.3 从分散状态到凝聚状态的转变：自组装的开始 11

2.4 堆积几何：获得所需的自组装结构 14

2.4.1 表面活性剂浓度的影响 16

2.4.2 链长的影响 16

2.4.3 共溶剂的影响 16

2.4.4 盐和离子的影响 17

2.5 自组装嵌段共聚物纳米结构 17

2.6 液晶结构和无机材料的自组装 19

2.6.1 阳离子表面活性剂和阴离子硅酸盐的相互作用 22

2.6.2 其他表面活性剂、聚合物和陶瓷间的相互作用 24

2.7.1 分子识别 26

2.7 智能纳米材料 26

2.7.2 响应性纳米材料 34

参考文献 39

第3章 自然界中纳米材料 47

3.1 生物纳米材料中的多尺度有序和功能 47

3.2 天然纳米材料的层次有序性 48

3.2.1 生物世界中的基本“建筑材料”——蛋白质 48

3.2.2 骨组织中的层次结构 49

3.2.3 贝壳——复合矿物质 51

3.3.1 对力学性能的贡献 52

3.3 生物纳米材料中有机相的多功能性 52

3.3.2 无机矿物质的分子直接自组装 56

3.3.3 传感、制动和响应 58

参考文献 66

第4章 纳米晶体的自组装 69

4.1 纳米晶体 69

4.2 多面体纳米晶体的形状 70

4.2.1 类立方体纳米晶体 71

4.2.2 四面体纳米晶体 72

4.2.3 八面体和平截八面体纳米晶体 72

4.2.4 孪晶和堆垛层错 73

4.2.5 多孪二十面体、十面体粒子 74

4.2.6 类棒状纳米晶体的晶面形状 76

4.2.7 表面缺陷 77

4.2.8 纳米晶体的表面重构 78

4.2.9 超微粒子和幻数 79

4.3 纳米晶体的自组装 81

4.3.1 表面钝化 82

4.4 粒子的溶液相自组装 84

4.3.2 粒子间的键合 84

4.4.1 金属纳米晶体 85

4.4.2 半导体纳米晶体 86

4.4.3 金属磁性纳米晶体 88

4.4.4 氧化物纳米晶体 89

4.5 自组装技术 91

4.5.1 单分散纳米晶体的尺寸选择 91

4.5.2 具有固定尺寸／相的纳米粒子的组装 92

4.5.3 纳米晶体自组装的生长机理 92

4.6 自组装纳米晶体的性能 94

4.7.1 纳米孔道阵列辅助自组装 97

4.7 模板辅助自组装 97

4.7.2 自组装的自然结构 98

4.7.3 碳纳米管阵列的催化辅助生长 98

4.7.4 QDs的应力驱动自组装 99

4.8 小结 100

参考文献 100

第5章 纳米结构的表征 106

5.1 X射线衍射 106

5.1.1 自组装晶体学 106

5.1.2 纳米晶体的结构 107

5.2 扫描探针显微镜 109

5.3 扫描电子显微镜 111

5.4 透射电子显微镜 114

5.4.1 像的形成 114

5.4.2 衬度机理 115

5.4.3 纳米晶体的形状 117

5.4.4 自组装结晶学 119

5.4.5 形状可控纳米晶体的自组装 120

5.4.6 自组装的缺陷 125

5.4.7 自组装结构的化学成像 132

5.4.8 原位结构转变 135

5.5 小结 137

参考文献 137

第6章 利用刻蚀技术制作纳米结构 140

6.1 制作技术和纳米刻蚀 140

6.2 X射线、电子束和离子束刻蚀技术 141

6.2.1 X射线刻蚀技术 142

6.2.2 电子束和离子束刻蚀技术 142

6.3 纳米粒子的刻蚀技术 143

6.4.1 分辨率和纳米制作 146

6.4 扫描探针刻蚀技术 146

6.4.2 以STM为基础的纳米刻蚀技术 148

6.4.3 以AFM为基础的纳米刻蚀技术 150

6.5 小结 153

参考文献 154

第7章 纳米结构的化学和光化学反应 159

7.1 纳米材料的氧化还原电位 159

7.1.1 量子尺寸限域效应 159

7.1.2 表面效应 160

7.1.3 光效应 160

7.2.1 光化学反应 161

7.2 光化学和化学反应 161

7.2.2 无光化学反应 162

7.3 光电化学反应 163

7.4 光催化作用和环境方面的应用 164

7.4.1 小无机物分子 164

7.4.2 大有机分子 165

7.4.3 水污染控制 165

7.4.4 控制空气污染 167

7.5 分子识别和表面特殊相互作用 167

参考文献 171

第8章 半导体纳米材料的光、电及动力学性质 180

8.1 在低维体系中的能级和态密度 180

8.1.1 能级 180

8.1.2 态密度 181

8.2 电子结构和电学性质 182

8.2.1 纳米材料的电子结构 182

8.2.2 电子-声子相互作用 183

8.3 半导体纳米材料的光学性质 184

8.3.1 吸收：直接和间接跃迁 184

8.3.2 发射：光致发光和电致发光 189

8.3.3 非线性光学性质 192

8.3.4 单粒子波谱 194

8.4 光学性质的应用 197

8.4.1 激光器和发光二极管 197

8.4.2 光伏打太阳能电池 198

8.4.3 滤光器：光子带隙材料 199

8.4.4 其他应用 199

8.5 半导体纳米粒子的载流子动力学 201

8.5.1 谱线宽度和电子退相 201

8.5.3 电荷载流子俘获 202

8.5.2 电荷载流子弛豫 202

8.5.4 电子-空穴复合 203

8.5.5 电荷转移 209

参考文献 213

第9章 金属纳米材料的光学、电学和动力学性质 230

9.1 金属纳米粒子和组装体的静态吸收性质 230

9.2 金属粒子发光 234

9.3 表面增强拉曼散射 235

9.4 谱线宽度和电子退相 235

9.5 电子弛豫动力学 236

9.6 电子-声子的相互作用 237

9.7 金属纳米粒子的单一粒子波谱学 238

9.8 金属纳米粒子应用 238

参考文献 239

第10章 纳米粒子组装体的电化学性质 243

10.1 引言 243

10.2 经典库仑阶跃现象 244

10.3 纳米粒子量子化电容充电……………………………………………24B10.3.1 单分子层保护纳米粒子的合成与分离 246

10.3.2 纳米粒子量子化电容充电行为 250

10.3.3 纳米粒子的自组装单分子层 257

10.3.4 纳米粒子量子化电容充电行为的溶剂效应 258

10.3.5 整流充电行为的电压控制 263

10.3.6 电子传递动力学 264

10.4 纳米粒子的体相电化学 272

10.4.1 固态电导率 272

10.4.2 电活化功能基团 273

10.5 结束语 276

参考文献 276

中英文词汇对照 280