Molecular Inclusion and Molecular Recognition. Clathrates I pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Springer

作者:Weber, Edwin 編

出品人:

頁數:171

译者:

出版時間:1987-4-6

價格:USD 90.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9783540173076

叢書系列:

圖書標籤:

• Molecular Inclusion
• Molecular Recognition
• Clathrates
• Host-Guest Chemistry
• Supramolecular Chemistry
• Crystal Engineering
• Inclusion Compounds
• Chemical Physics
• Materials Science
• Coordination Chemistry

晶體學、超分子化學與材料科學的交匯點：洞悉分子世界的奧秘 本書並非一本探討“分子包閤物與分子識彆”以及“籠形閤物 I”這兩個特定主題的著作，而是從更宏觀、更基礎的層麵，深入剖析物質構成、結構演化以及分子間相互作用的普遍規律。我們將目光投嚮晶體學、超分子化學以及材料科學這三大相互關聯的學科領域，通過揭示它們的核心概念、基本原理和前沿進展，來展現我們理解和操縱分子世界的能力如何不斷演進，並為創造新型功能材料奠定堅實的基礎。 第一部分：晶體學的宏偉敘事——秩序的語言，結構的基石 晶體學，作為研究固體物質內部原子或分子三維有序排列規律的科學，是理解物質形態和性質的起點。在本部分，我們將首先追溯晶體學的發展曆程，從早期的幾何學觀察到現代的X射綫衍射、中子衍射和電子衍射等精密錶徵技術。我們將詳細闡述晶體學中的基本概念，例如晶格、晶胞、晶麵、晶帶等，並深入理解這些抽象概念如何具體地描述齣物質的微觀結構。 對稱性與分類： 對稱性在晶體學中扮演著至關重要的角色。我們將係統地介紹晶體中的對稱元素（如對稱軸、對稱麵、對稱中心）和對稱操作，進而引齣32種空間點群和230種空間群的分類體係。這套體係不僅是描述晶體結構的強大工具，更是理解晶體結構與性能之間內在聯係的關鍵。我們將通過具體的例子，闡釋不同對稱性的晶體所呈現齣的獨特物理化學性質。 衍射技術與結構解析： 現代晶體學的基石在於衍射技術。我們將詳細講解X射綫衍射的原理，包括布拉格定律的推導及其應用，以及如何通過分析衍射圖樣來確定晶體結構。同時，我們也會觸及中子衍射和電子衍射的特點及其各自的優勢，例如中子衍射在識彆輕原子和磁性結構方麵的獨特能力。結構的解析過程，從數據采集到電子密度圖的構建，再到原子坐標的精確定位，將作為一個完整的流程被深入剖析。 晶體缺陷與性能： 理想的晶體結構在現實中往往伴隨著各種缺陷，如空位、填隙原子、取代原子、位錯和層錯等。這些缺陷並非總是負麵的，相反，它們常常是影響材料宏觀性能的關鍵因素。我們將探討不同類型晶體缺陷的形成機製，以及它們如何影響材料的力學性能、電學性能、光學性能和化學反應活性。例如，晶體缺陷在半導體器件、催化劑和光學材料中的作用將作為重點進行討論。 非晶態與準晶： 盡管本書主要關注有序的晶體結構，但理解非晶態（如玻璃）和準晶態（具有長程有序但非周期性排列的結構）的特性，有助於我們更全麵地認識物質的固態形態。我們將簡要介紹這些特殊物相的結構特點和形成原因，以及它們與傳統晶體在性質上的差異。 第二部分：超分子化學的精巧編織——分子間的對話，功能的源泉 超分子化學，作為一門研究構成超分子體係的分子單元之間的非共價相互作用（如氫鍵、範德華力、π-π堆積、靜電相互作用等）以及這些相互作用如何驅動形成具有特定結構和功能的宏觀集閤體的學科，為我們提供瞭一種全新的視角來理解物質世界的復雜性。在本部分，我們將深入探討超分子化學的核心概念，並展示其在設計和構建具有特定功能的分子係統中的強大應用。 識彆與選擇性： 分子識彆，即特定分子之間相互作用的親和性和選擇性，是超分子化學的靈魂。我們將詳細介紹各種分子識彆機製，包括主客體化學、模闆效應、分子自組裝等。例如，酶催化中的底物識彆、免疫係統中抗原-抗體結閤、以及人工受體對特定離子的結閤，都將作為生動案例來說明分子識彆的原理和重要性。 自組裝的藝術： 分子自組裝是指分子在特定條件下，通過分子間的非共價相互作用，自發地組織成有序的宏觀結構的過程。我們將探索不同驅動力的自組裝，例如液晶、膠束、囊泡、凝膠、金屬-有機框架（MOFs）以及共價有機框架（COFs）的形成。這些自組裝體具有獨特的結構和功能，在藥物遞送、傳感、分離和催化等領域展現齣巨大的潛力。 超分子聚閤物與動態共價化學： 超分子聚閤物是利用非共價相互作用形成的鏈狀結構，其可逆性賦予瞭它們獨特的響應性和可修復性。我們將探討超分子聚閤物的構建策略，以及其在智能材料、自修復材料和可編程材料中的應用。此外，動態共價化學，即通過可逆的共價鍵形成來構建超分子結構，也將作為一種強大的工具被介紹，其在構建可響應性和可重構性材料方麵的重要性不言而喻。 超分子功能體係： 本部分還將聚焦於超分子化學在設計和構建具有特定功能的體係中的應用，例如： 分子機器與開關： 利用分子間的相互作用來驅動分子結構的運動和變化，從而實現信息輸入和輸齣。 分子傳感： 設計能夠特異性識彆和響應特定分析物的超分子係統，用於檢測化學物質、生物分子或物理信號。 超分子催化： 利用超分子主體結構來穩定過渡態或定位反應物，從而提高催化效率和選擇性。 仿生體係： 藉鑒生物體內發生的超分子過程，設計人工的仿生材料和係統，例如模擬光閤作用、DNA復製等。 第三部分：材料科學的創新驅動——從分子到宏觀，功能的設計與實現 材料科學，作為一門研究材料的結構、性能、加工和應用的交叉學科，是連接基礎科學與工程技術的橋梁。在本部分，我們將從晶體學和超分子化學的原理齣發，探討如何利用這些知識來設計、閤成和開發新型功能材料。 結構-性能關係： 深刻理解物質的微觀結構（原子排列、缺陷、分子組裝方式）與其宏觀性能（力學、熱學、電學、磁學、光學等）之間的定量關係，是材料科學的核心。我們將通過一係列實例，展示如何通過調控材料的結構來優化其性能，例如通過改變晶體晶麵取嚮來影響材料的強度，或通過改變分子自組裝的模式來影響材料的光學性質。 晶體工程與分子設計： 晶體工程是指通過控製結晶過程來獲得具有特定晶體結構和性質的材料。我們將討論如何利用共晶、鹽型固相、分子包閤物等策略來調控目標分子的結晶行為。同時，分子設計，即根據目標性能反嚮設計分子的結構和組成，將作為一種重要的設計理念被強調。 新型功能材料的開發： 先進陶瓷與復閤材料： 結閤晶體學和材料設計原理，開發具有高強度、耐高溫、耐腐蝕等優異性能的陶瓷材料和復閤材料。 有機電子材料： 利用有機分子的π電子體係和分子間相互作用，設計和閤成用於有機發光二極管（OLEDs）、有機太陽能電池（OSCs）、有機場效應晶體管（OFETs）等器件的材料。 納米材料與量子點： 探索尺寸效應和錶麵效應在納米尺度下帶來的獨特性能，以及如何利用這些特性開發新型催化劑、傳感器和生物醫學材料。 智能材料與響應性材料： 基於超分子化學的自組裝和分子識彆原理，設計能夠感知外部刺激（如溫度、光、pH、電場）並作齣響應的材料，如形狀記憶閤金、光緻變色材料、pH響應性聚閤物等。 材料錶徵與性能評價： 除瞭結構錶徵技術，我們還將介紹用於評估材料宏觀性能的各種實驗方法，例如力學測試、電學測量、光譜分析、熱分析等。理解這些評價方法對於驗證材料設計和開發成果至關重要。 總結展望： 通過對晶體學、超分子化學和材料科學這三大領域的深入探索，本書旨在為讀者構建一個理解物質世界的宏觀框架。我們強調的是，這三大領域並非孤立存在，而是相互滲透、相互促進的。晶體學為我們提供瞭認識物質基本結構的語言，超分子化學揭示瞭分子間相互作用的精妙設計，而材料科學則將這些基礎知識轉化為能夠解決現實世界問題的創新解決方案。 本書所探討的原理和方法，不僅適用於理解已有的材料和現象，更重要的是，它們為我們提供瞭探索未知、創造未來的強大工具。從基礎研究到應用開發，從微觀世界的精細調控到宏觀體係的係統設計，我們都在不斷突破能力的邊界。隨著科學技術的飛速發展，我們有理由相信，對分子世界的更深層理解將持續推動材料科學的進步，從而為人類社會的可持續發展帶來更多可能。這本書所涵蓋的內容，正是這場激動人心科學探索的基石和縮影。

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