了得網自然科學_分子器件與分子機器

內容簡介

本書是關於分子器件與分子機器領域的學術專著，是在《分子器件與分子機器——通向納米世界的捷徑》的基礎上進行修訂和更新的。本月保持了原版的基本結構，但是內容上關注了相關領域的相關趨勢。全書對基本概念，用於處理電子和能量的分子機器，存儲器、邏輯門和相關體繫以及該領域科學家所扮演的社會角色進行了闡述。
本書不僅對在化學、物理、生物和納米技術領域從事研究活動的科學家有重大意義，它同時可以補充並作為高年級本科生及研究生的學習教材。

第1部分基本概念
第1章概述
1.1 分子水平的器件和機器
1.2 納米科學與納米技術
1.3 超分子(多組分)化學
1.4 “化大為小”的方法
1.5 “積小為大”的方法
1.6 “積小為大”分子的堆積
1.7 自組裝和共價合成的設計
1.8 能量與信號
參考文獻
第2章通過分子和超分子體繫傳遞能量和信號
2.1 概述
2.2 分子電子學第1部分基本概念
第1章概述
1.1 分子水平的器件和機器
1.2 納米科學與納米技術
1.3 超分子(多組分)化學
1.4 “化大為小”的方法
1.5 “積小為大”的方法
1.6 “積小為大”分子的堆積
1.7 自組裝和共價合成的設計
1.8 能量與信號
參考文獻
第2章通過分子和超分子體繫傳遞能量和信號
2.1 概述
2.2 分子電子學
2.3 分子光子學
2.4 分子離子學
2.5 分子電子光子學
2.5.1 溶液繫統
2.5.2 固態
2.6 分子電子化學離子學
2.7 分子光電子學
2.7.1 均相繫統中的光誘導電子轉移
2.7.2 非均相繫統中光誘導的電荷的產生
2.8 分子光化學離子學
2.8.1 光子的釋放或吸收
2.8.2 金屬離子的釋放
2.8.3 陰離子的釋放
2.8.4 分子的釋放
2.8.5 構型的變化
2.9 分子化學光子學
2.10 分子化學電子學
2.11 多輸入／過程
2.11.1 兩種有序的化學輸入和一個光輸入產生的光發射
2.11.2 平行的兩個電化學輸入產生一個有序的化學和光子的過程
2.11.3 光輸入產生並行和串行的過程
參考文獻
第2部分用於處理電子和能量的分子器件
第3章光激發的電子和能量轉移的基本原理
3.1 分子和超分子光化學
3.1.1 分子光化學
3.1.2 超分子光化學
3.2 電子傳遞
3.2.1 Marcus理論
3.2.2 量子力學理論
3.2.2.1 電子因子
3.2.2.2 核因子
3.2.2.3 光電子轉移
3.3 能量轉移
3.3.1 庫侖機理
3.3.2 交換機理
3.4 橋基的作用
參考文獻
第4章導線及相關體繫
4.1 概述
4.2 導電率的測量方法
4.3 電極上的電子轉移過程
4.4 基於光誘導電荷分離的線型體繫
4.4.1 概述
4.4.2 雙體、三體和更大的體繫
4.4.3 含有金屬絡合物的共價連接的體繫
4.4.4 包含卟啉的共價連接體繫
4.4.5 基於有機化合物的共價相連體繫
……
第5章分子開關中的電子轉移和能量傳遞過程
第6章光收集天線
第7章太陽能轉化
第3部分存儲器、邏輯門和相關體繫
第8章雙穩態和多穩態體繫
第9章邏輯門和邏輯電路
第4部分分子水平上的器件、機器、馬達
第10章基本原理
第11章自發的類機械運動
第12章與開關及換位相關的運動
第13章 DNA納米機器
第14章線性運動
第15章旋轉運動
第16章從溶液到非均相體繫
第5部分科學和社會
第17章我們這個時代的科學地位
附錄
術語表
縮略語
主題索引

在線試讀

第1部分基本概念
第1章概述
1.8 能量與信號
與宏觀世界的機器和器件一樣，分子機器與器件的運轉也需要能量，並且也需要與操作員進行交流的信號。
分子機器與器件屬於化學體繫，因此它們的運轉是通過化學反應來進行的。廣義地說，意味著電子和核的重排。但是在有些情況下，分子機器與器件基本上是在電子或能量轉移的基礎上(未發生核的重排)發揮作用的。而在其他某些情況下，分子機器與器件的運行是基於核在大範圍內的轉移。
分子機器與器件運轉所需要的能量可以由(i)化學試劑， (ii)吸收質子，(iii)電子得失等途徑提供。鋻於當前化學燃料的短缺以及日趨嚴峻的環境問題，太陽能是的理想能源，並且在利用的過程中不會產生廢物。即使在知識經濟的社會，不可再生能源的消耗以及廢棄物的不斷累積的確會帶來非常嚴峻的問題。
我們需要合適的信號來監控分子器件與機器的運行。既然一種由單分子組成的體繫在呈現特定功能時也會相應改變自身的狀態，那麼任何與這種狀態改變相關的信號都可用。在這點上，可以利用任何化學或物理的技術。常用的是光譜技術(特別是核磁共振譜，Uv-vis吸收光譜和發光光譜)，對於給體一受體相互作用的繫統，電化學技術也相當有用。
……

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