Nanoscale Magnetic Materials and Applications pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Liu (EDT)

出品人:

页数:744

译者:

出版时间:2009-8

价格:$ 405.67

装帧:

isbn号码:9780387855981

丛书系列:

图书标签:

纳米磁性材料
磁性纳米颗粒
自旋电子学
磁记录
生物医学应用
传感器
纳米技术
材料科学
磁学
纳米材料

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具体描述

Nanoscale Magnetic Materials and Applications covers exciting new developments in the field of advanced magnetic materials. Readers will find valuable reviews of the current experimental and theoretical work on novel magnetic structures, nanocomposite magnets, spintronic materials, domain structure and domain-wall motion, in addition to nanoparticles and patterned magnetic recording media. Cutting-edge applications in the field are described by leading experts from academic and industrial communities. These include new devices based on domain wall motion, magnetic sensors derived from both giant and tunneling magnetoresistance, thin film devices in micro-electromechanical systems, and nanoparticle applications in biomedicine. In addition to providing an introduction to the advances in magnetic materials and applications at the nanoscale, this volume also presents emerging materials and phenomena, such as magnetocaloric and ferromagnetic shape memory materials, which motivate future development in this exciting field. Nanoscale Magnetic Materials and Applications also features a foreword written by Peter Grunberg, recipient of the 2007 Nobel Prize in Physics.

《微观之境：纳米尺度磁性材料及其前沿应用》在这个日新月异的科技时代，材料科学的进步正以前所未有的速度重塑着我们的世界。而当我们将目光投向那不可见的微观尺度，特别是纳米粒子领域时，其蕴藏的巨大潜力和革命性应用便展现在眼前。本书《微观之境：纳米尺度磁性材料及其前沿应用》正是这样一部深入探索纳米磁性材料奥秘、揭示其广阔应用前景的学术专著。它将带领读者跨越宏观世界的束缚，进入一个由原子和分子构建的磁性王国，领略物质在纳米尺度下呈现出的奇异而迷人的物理学和化学特性。本书并非对市面上已有的某一本特定书籍进行介绍，而是基于当前纳米磁性材料研究的普遍趋势、核心概念以及正在蓬勃发展的应用领域，构建的一个全新的、富有前瞻性的学术叙事。我们将聚焦于那些在纳米尺度下展现出独特磁行为的材料，并深入剖析这些行为是如何由材料的尺寸、形状、成分以及表面特性所决定的。第一部分：纳米磁性材料的基石——理论与合成在踏入纳米磁性材料的奇妙世界之前，理解其基本原理至关重要。本书的开篇将从纳米磁性材料的定义与分类入手。我们将清晰地界定什么是纳米材料，以及在这一尺度下，磁性材料又呈现出哪些与宏观尺度截然不同的特性。例如，随着尺寸的减小，材料的表面积与体积之比急剧增大，这导致表面效应在纳米磁性材料中扮演着举足轻重的角色。量子尺寸效应和形变效应同样会显著改变材料的磁各向异性、居里温度以及磁化强度等关键参数。接着，我们将重点探讨纳米磁性材料的表征技术。要研究如此微小的物质，就需要一系列精密的分析手段。本书将详细介绍一系列行之有效的表征方法，包括但不限于：透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）用于观察纳米颗粒的形貌和尺寸；X射线衍射（XRD）用于分析晶体结构；X射线光电子能谱（XPS）和能量色散X射线光谱（EDX）用于确定元素组成和化学状态；振动样品磁强计（VSM）和超导量子干涉仪（SQUID）用于测量磁学性能；以及穆斯堡尔谱（Mössbauer spectroscopy）等用于深入研究磁有序结构。这些技术不仅是理解纳米磁性材料结构与性能之间联系的基石，也是指导新材料设计与合成的关键工具。理论方面，本书将深入讲解纳米尺度下的磁性起源与机制。我们将回顾经典磁性理论，如居里-外斯定律，并探讨当材料尺寸进入纳米尺度后，这些理论如何失效或需要修正。读者将了解到，在纳米颗粒中，表面原子磁矩与体原子磁矩的差异、表面磁各向异性、以及杂质和缺陷的影响都变得尤为突出。我们还将介绍诸如超顺磁性（superparamagnetism）、单分子磁体（single-molecule magnets）等在纳米尺度下才显现的独特磁现象，并深入解析其背后的量子力学原理。在合成方面，本书将全面梳理主流的纳米磁性材料合成方法。这部分内容将具有极强的实践指导意义，涵盖了从湿化学法到气相沉积法的多种制备技术。我们将详细介绍诸如溶胶-凝胶法（sol-gel method）、共沉淀法（co-precipitation method）、微乳液法（microemulsion method）、热解法（pyrolysis method）以及物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等常用技术。对于每种方法，我们都将分析其优缺点，讨论如何通过精确控制反应条件（如温度、pH值、溶剂、前驱体浓度、反应时间）来调控纳米颗粒的尺寸、形貌、晶体结构和磁学性质。此外，我们还将探讨表面改性与功能化技术，以赋予纳米磁性材料特定的表面特性，使其能够更好地分散、稳定，并与生物分子或目标介质有效结合，从而为后续的应用奠定基础。第二部分：前沿应用——赋能未来科技纳米磁性材料的独特性能使其在众多领域展现出巨大的应用潜力。本书的第二部分将聚焦于这些前沿应用，并从不同的学科角度深入剖析其实现机制与发展前景。 1. 医疗与生命科学：精准诊断与高效治疗的利器在生物医学领域，纳米磁性材料的应用正以前所未有的方式改变着疾病的诊断与治疗。本书将详细阐述纳米磁性材料在磁共振成像（MRI）造影剂中的应用。超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）因其优异的弛豫性能和生物相容性，已成为一种备受关注的MRI造影剂。我们将深入探讨SPIONs的弛豫机理，分析其造影效果如何受到尺寸、表面涂层以及磁相互作用的影响，并展望其在肿瘤成像、细胞追踪等方面的潜力。除了诊断，纳米磁性材料在靶向药物递送方面也扮演着关键角色。通过将药物分子负载在磁性纳米颗粒表面，并利用外部磁场引导这些纳米颗粒精准地输送到病灶部位，可以显著提高药物疗效，同时降低全身副作用。本书将深入讨论磁力驱动的药物释放机制，以及如何设计具有特定表面配体（如抗体、适配体）的磁性纳米颗粒，以实现高度靶向性的药物输送。此外，磁热疗法是纳米磁性材料在癌症治疗领域的一项革命性技术。当磁性纳米颗粒暴露于交变磁场时，它们会产热，从而局部升高肿瘤组织的温度，诱导癌细胞凋亡。本书将详细介绍磁热疗法的物理学原理，分析影响产热效率的关键因素（如磁场强度、频率、颗粒尺寸和磁滞损耗），并探讨其在临床应用中的挑战与机遇。 2. 信息存储与数据处理：迈向更高密度与更快速的时代纳米磁性材料在新一代信息存储技术中具有至关重要的作用。随着传统硬盘存储密度的瓶颈日益显现，人们正积极探索能够实现更高存储密度、更快读写速度的新型磁性材料。本书将深入探讨自旋电子学（spintronics）的概念，并阐述如何利用纳米磁性材料来控制和利用电子的自旋状态来存储和处理信息。我们将在书中重点介绍巨磁电阻（GMR）和隧道磁电阻（TMR）效应，以及它们在磁头传感器和磁性存储器件中的应用。我们将分析纳米磁性多层膜的结构设计，以及如何通过界面工程来优化磁电阻效应。此外，本书还将展望磁随机存取存储器（MRAM）的最新进展，分析纳米磁性材料在提高MRAM的密度、速度和可靠性方面所扮演的角色。 3. 催化与能源：推动绿色化学与可持续发展纳米磁性材料的巨大比表面积和可调控的磁学特性，使其在催化领域也展现出独特的优势。本书将探讨磁性纳米催化剂的设计与应用。通过将活性催化位点固定在磁性载体上，可以方便地利用外部磁场对催化剂进行分离和回收，从而实现催化过程的高效化和绿色化。我们将详细介绍各种类型的磁性纳米催化剂，例如负载型金属纳米颗粒、磁性金属氧化物以及金属有机框架（MOFs）等，并分析其在有机合成、环境污染物降解等方面的应用。在能源领域，纳米磁性材料也为能量的储存和转化提供了新的解决方案。例如，在电池技术中，某些纳米磁性材料已被研究用作电极材料，以提高电池的能量密度和循环稳定性。此外，利用磁性材料的磁热效应，还可以发展新型的磁制冷技术，为实现高效、环保的制冷提供可能。本书将深入探讨这些能源相关的应用，并分析纳米磁性材料在该领域的最新研究进展。 4. 其他新兴应用领域除了上述主要应用领域，本书还将触及纳米磁性材料在磁分离技术、微流控器件、智能材料、以及传感器技术等方面的最新研究成果。我们将探索如何利用磁性纳米颗粒进行高效的物质分离，如何构建基于磁性材料的微型机器人或微流控泵，以及如何设计具有高度灵敏度和选择性的纳米磁性传感器，以应对日益复杂的科学研究和工业应用需求。结语：展望未来《微观之境：纳米尺度磁性材料及其前沿应用》的编写旨在为相关领域的科研人员、研究生以及对纳米科技充满兴趣的读者提供一份全面、深入、具有前瞻性的参考。本书不仅梳理了纳米磁性材料的基本理论和合成技术，更着重于其在各个前沿领域的实际应用。我们相信，通过对这些微观世界的探索，人类将能够解锁更多未知的潜能，创造出更加美好的未来。本书将引导读者站在纳米科技的最前沿，激发创新思维，为推动材料科学的持续进步贡献力量。