納米化學：納米材料的化學途徑

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(jié)構
講授（納米）材料
學習（納米）材料
探求（納米）材料
致謝
思考題關于納米化學、納米科學、納米技術和納米安全
第1章 納米化學基礎
1.1 植根于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 什么是納米化學？
1.9 分子自組裝與材料自組裝
1.10 什么是多級組裝？
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(tài)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
思考題關于材料化學、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 什么是自組裝單層膜?
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(huán)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(zhuǎn)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(huán)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(diào)節(jié)表面形態(tài)的PDMS——可變形的模子
2.26 “甜”的芯片
2.27 橫向剪切的圖案印刷
2.28 納米剖層
2.29 單孔道分辨率的氧化鋁納米孔道圖案
參考文獻
思考題關于軟印刷、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(zhì)多層結(jié)構
3.4 層層智能窗
3.5 厚度多少才算??？
3.6 組裝金屬有機聚合物
3.7 聚電解質(zhì)多層膜的直接成像
3.8 聚電解質(zhì)?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(tǒng)
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(zhì)涂層的結(jié)晶藥物釋放系統(tǒng)
3.15 用作藥物運輸?shù)目山到鈱訉幼越M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(lián)的晶體陣列
3.20 多層布拉格堆疊中可調(diào)變的結(jié)構顏色
3.21 二維層層組裝的結(jié)構顏色
3.22 拓撲復雜結(jié)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 低壓制備多層膜
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
4.1 100 nm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
4.5 50 nm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 硅表面上的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(zhì)識別納米結(jié)構的DPN技術
4.14 DPN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——電消減制備納米結(jié)構
4.21 納米電紡纖維
4.22 有機發(fā)光二極管針尖——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(jié)合納米和DPN技術的組合數(shù)據(jù)庫
4.25 50 000個針尖環(huán)繞
4.26 納米記事簿
4.27 基于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(jīng)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(jié)構單元的組裝
5.2 模板法制備納米線
5.3 直徑可控的金納米棒
5.4 組成可調(diào)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制備納米管
5.15 由納米棒層層沉積制備納米管
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 等離子體與催化的結(jié)合
5.20 納米線的量子尺寸效應
5.21 單一來源的前驅(qū)體
5.22 超臨界流體——液態(tài)?固態(tài)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(fā)光二極管
5.29 納米線二極管和晶體管
5.30 納米線傳感器
5.31 納米線催化電子器件
5.32 納米線異質(zhì)結(jié)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(zhì)結(jié)構
5.36 分支納米線
5.37 同軸門控納米線晶體管
5.38 垂直納米線場效應晶體管
5.39 集成金屬?半導體納米線——納米級電觸點
5.40 光子驅(qū)動納米線激光
5.41 電驅(qū)動納米線激光
5.42 紫外納米線探測器
5.43 復合納米線
5.44 用納米線制備單晶納米管
5.45 納米線的溶液相合成
5.46 紡絲納米線器件
5.47 電紡絲法制備空心納米纖維
5.48 碳納米管
5.49 碳納米管的結(jié)構和電學性質(zhì)
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(zhàn)納米線間隙
5.57 集成納米線的納米電子器件
5.58 硅納米線太陽能電池——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(fā)電機
5.61 碳納米管無線電接收器
5.62 硅納米線納米機電系統(tǒng)：高頻諧振器和超高靈敏度質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)
5.63 記憶猶新的納米線
5.64 長篇大論之后的一點思考
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(jié)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 納米團簇相變
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(jié)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(jié)構和形貌
6.14 烷基硫醇包覆銀納米晶體超晶格
6.15 活性表面等離子體——可調(diào)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(xié)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(shù)據(jù)存儲材料
6.22 包覆納米晶體的軟印刷
6.23 利用蒸發(fā)組織納米晶體
6.24 納米“漏斗”底部的寶貝
6.25 電致發(fā)光半導體納米晶體
6.26 全彩納米晶體?聚合物復合材料
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 用于癌癥治療的熱納米棒
6.32 納米金顏色的來源
6.33 納米晶體DNA傳感器——精益求精
6.34 識別指紋的納米晶體
6.35 DNA?金聯(lián)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(jié)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(zhì)二聚體、異質(zhì)三聚體和鏈的設計組裝
6.44 碳納米團簇——巴基球
6.45 用C60構筑納米器件
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(diào)節(jié)
7.7 將自然界的光子晶體技術用于實驗室
7.8 微球結(jié)構單元
7.9 二氧化硅微球
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(chǎn)生
7.13 圖案化的微球——內(nèi)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(zhì)——Bragg?Snell定律
7.24 膠體晶體的基本光學性質(zhì)
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 智能化的平面缺陷
7.31 更聰明的平面缺陷
7.32 基于光的光開關
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(nèi)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(diào)制的光子晶體——磁性液體顏色
7.40 電場調(diào)制顏色的膠體晶體
7.41 顏色振蕩
7.42 光子晶體傳感器
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 在硅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(jié)構顏色
第8章 軟結(jié)構單元構筑的微孔和介孔材料
8.1 逃離沸石的囚籠
8.2 多孔材料的元素組成
8.3 微孔材料的模塊自組裝
8.4 儲氫配合物多孔材料
8.5 結(jié)晶共價有機骨架材料
8.6 微孔材料的總結(jié)與展望
8.7 介觀尺度軟結(jié)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(jié)構
8.12 設計介孔材料
8.13 尺度調(diào)整
8.14 介觀結(jié)構與維度
8.15 陽極氧化鋁多孔膜中的介孔取向
8.16 制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硅薄膜
8.19 介觀形貌——球或其他形狀
8.20 有望用于高效液相色譜的有序介孔有機硅材料
8.21 介觀形貌——曲面形貌的可控合成
8.22 介觀形貌——手性介孔二氧化硅
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(qū)體的性質(zhì)
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(jié)構酚醛樹脂材料和復制碳結(jié)構
8.28 介孔復制
8.29 有序介孔二氧化硅形貌的復制
8.30 介觀結(jié)構
8.31 有序介孔二氧化硅中的近結(jié)晶孔壁
8.32 介孔中的客體
8.33 介孔二氧化硅納米粒子用于智能藥物緩釋
8.34 穿越不可透過膜
8.35 包覆納米晶體
8.36 在介孔二氧化硅中標記時間——光學存儲的新途徑
8.37 有序介孔二氧化硅——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(qū)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 膠束制備
9.12 活性嵌段共聚物產(chǎn)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筑納米孔抗反射涂層
9.14 超分子組裝
9.15 超分子蘑菇結(jié)構
9.16 來自光波尺度嵌段共聚物的結(jié)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(diào)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(jié)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(jié)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 模仿還是應用？
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(tài)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(tài)合成——復雜形貌的無機材料
10.10 形態(tài)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(fā)——化學驅(qū)動的納米棒電動機
10.16 生物啟發(fā)——向自然學習
10.17 生物啟發(fā)——病毒外殼引導的納米簇合成
10.18 生物材料——借助自然
10.19 閃金光的病毒
10.20 核酸引導的納米簇組裝
10.21 DNA編碼的納米簇鏈
10.22 用DNA構筑材料
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 借助病毒的組裝
10.26 磁性蛛絲
10.27 用作掩模的S層蛋白
10.28 自上而下制備的光子晶體
10.29 生命形態(tài)的聚合物
10.30 選擇性的表面結(jié)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(qū)動蛋白
10.35 以肌肉為動力的納米機器
10.36 細菌動力
10.37 ATP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(zhì)、生物礦化、仿生、生物啟發(fā)
第11章 大尺度結(jié)構單元的自組裝
11.1 超微米結(jié)構的自組裝
11.2 基于毛細作用的自組裝
11.3 大尺度多面體結(jié)構單元的“結(jié)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(jié)構單元的“結(jié)晶”
11.6 帶有圖案化表面多面體的自構筑
11.7 大尺度球形結(jié)構單元自組裝成三維“晶體”
11.8 合成的微機電系統(tǒng)？
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(tài)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(tài)和動態(tài)，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 可拉伸硅
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(zhì)
12.8 納米火箭
12.9 空心納米結(jié)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 液體激光器
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 自愈合材料
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 熒光納米環(huán)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(fā)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(zhuǎn)變
13.11 量子點的近紅外發(fā)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(tài)晶體的毛細管柱
13.15 低介電常數(shù)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 宏觀尺度自組裝
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