納米結構和納米材料：合成、性能及應用(第二版)（簡體書）

《納米結構和納米材料:合成、性能及應用(第2版)》系統地論述了如何合成和制造納米材料和納米結構以及相關的基礎知識，包括熱力學、動力學、化學和物理原理；詳細討論了納米粒子、納米線、納米棒、薄膜的合成和制造，和各種新興的納米材料如碳納米管，以及各種各樣的光刻自組裝等技術：同時還簡要介紹了納米材料的表征方法和技術，如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等，以及納米材料獨特的物理化學性質和一些應用實例。
《納米結構和納米材料:合成、性能及應用(第2版)》可用做高年級本科生或研究生的教科書，日非常適合自學，也可供相關領域的科研人員參考。

曹國忠，美國華盛頓大學材料科學與工程系Boe-ing-Steiner終身講席教授，化學工程系和機械工程系兼職教授。1982年畢業于華東化工學院（現華東理工大學），隨後獲中國科學院上海硅酸鹽研究所碩士學位和荷蘭愛因霍芬科技大學博士學位。已發表學術論文300余篇，出版英文論著7本，會議論文集4集；在國際會議和大學作邀請報告及講座150余次。目前的研究集中于納米材料在能源領域的應用，涉及太陽能電池、鋰離子電池、超級電容器和儲氫等。
王穎，美國路易斯安那州立大學機械工程系助理教授。畢業于中國科學技術大學（化學物理系學士）、哈佛大學（化學系碩士）和華盛頓大學（材料科學與工程系博士），博士研究師從曹國忠教授，并于2006-2008年在美國西北大學材料科學與工程系從事博士後工作。2008年8月加入路易斯安那州立大學。已發表學術論文36篇，論著章節6篇，多次在國際會議和大學作報告與邀請講座。2010年獲Ralph E.Powe Junior Faculty Enhancement Award。當前研究工作包括原子層沉積生長納米薄膜、納米材料在新能源與清潔環境領域的應用，如鋰離子電池、太陽能電池、清潔泄漏原油及殘余物等。
譯者簡介：
董星龍，大連理工大學材料科學與工程學院教授，博士生導師。1987年畢業于吉林大學物理系，隨後獲中國科學院金屬研究所碩士和博士學位。韓國機械與材料研究院（KIMM）、美國華盛頓大學訪問學者。獲得教育部“新世紀優秀人才支持計劃”、遼寧省“新世紀百千萬人才工程”計劃。目前研究方向包括“核一殼”型納米粒子制備與表征，金屬納米復合粒子電磁波吸收材料，金屬納米復合鋰離子電池負極材料，碳基納米電、光、化學電極及器件等。已在國內外學術刊物發表論文100余篇。

1 緒論
1.1 引言
1.2 納米技術的產生
1.3 “自下而上”法和“自上而下”法
1.4 納米技術的挑戰
1.5 本書概況
參考文獻

2 固態表面的物理化學
2.1 引言
2.2 表面能
2.3 化學勢與表面曲率
2.4 靜電穩定化
2.4.1 表面電荷密度
2.4.2 固態表面附近電勢
2.4.3 范德瓦耳斯吸引勢
2.4.4 兩粒子間相互作用：DLVO理論
2.5 空間穩定化
2.5.1 溶劑和聚合物
2.5.2 聚合物層間相互作用
2.5.3 空間和靜電復合相互作用
2.6 總結
參考文獻

3 零維納米結構：納米粒子
3.1 引言
3.2 均勻成核形成納米粒子
3.2.1 均勻成核基礎
3.2.2 晶核的後續生長
3.2.2.1 擴散控制的生長
3.2.2.2 表面過程控制的生長
3.2.3 金屬納米粒子的合成
3.2.3.1 還原劑的影響
3.2.3.2 其他因素的影響
3.2.3.3 聚合物穩定劑的影響
3.2.4 半導體納米粒子的合成
3.2.5 氧化物納米粒子的合成
3.2.5.1 溶膠一凝膠法
3.2.5.2 強制水解
3.2.5.3 離子的控制釋放
3.2.6 氣相反應
3.2.7 固態相分離
3.3 非均勻成核形成納米粒子
3.3.1 非均勻成核基礎
3.3.2 納米粒子合成
3.4 納米粒子的動力學限域合成
3.4.1 膠束或微乳液中合成
3.4.2 氣溶膠合成
3.4.3 生長終止
3.4.4 霧化熱解
3.4.5 模板合成
3.5 外延核一殼納米粒子
3.6 總結
參考文獻

4 一維納米結構：納米線和納米棒
4.1 引言
4.2 自發生長
4.2.1 蒸發（溶解）-冷凝生長
4.2.1.1 蒸發（溶解）-冷凝生長基本原理
4.2.1.2 蒸發-冷凝生長
4.2.1.3 溶解-冷凝生長
4.2.2 氣相（或溶液）-液相-固相（VLS或SLS）生長
4.2.2.1 VLS和SLS生長的基本原理
4.2.2.2 不同納米線的VLS生長
4.2.2.3 納米線尺寸的控制
4.2.2.4 前驅體和催化劑
……

5 二維納米結構：薄膜
6 特殊納米材料
7 物理法制備納米結構
8 納米材料的表征和性能
9 納米材料的應用
索引
中文版後記
作者和譯者簡介

有兩種合成納米材料和制備納米結構的方法：“自下而上”法和“自上而下”法。通過粉碎或者磨碎塊體材料而得到納米粒子的方法是典型的“自上而下”法，而膠質分散體是很好的“自下而上”合成納米粒子的范例。光刻技術可以認為是一種綜合的方法，因為其中的薄膜生長是“自下而上”法，而刻蝕則是“自上而下”法。納米光刻技術和納米操縱通常是“自下而上”法。這兩種方法在現代工業生產中起到了非常重要的作用，對于納米技術也是如此。以下將簡單討論這兩種方法的優缺點。
“自上而下”法的最大問題是表面結構的不完整性。如在傳統的光刻技術中，“自上而下”法導致形成的圖案中出現明顯的晶體學缺陷”，甚至在刻蝕階段也會引入更多的缺陷”。例如，采用光刻技術制備的納米線不光滑，表面可能存在許多雜質和結構缺陷。這種缺陷可對其表面物理化學性質起到舉足輕重的作用，因為在納米結構和納米材料中表面原子在總體積中占據很大比例。例如，由于表面缺陷，的非彈性散射可導致材料電導下降，并引起過熱現象，這個問題已經成為器件設計和制造中的又一挑戰。“自上而下”法雖然會產生表面缺陷和其他缺陷，但在納米結構和納米材料的合成寫制備中仍將持續發揮重要作用。
“自下而上”法雖然不是材料合成的新方法，但在納米技術文獻中經常被提及和強調。通過原子的不斷堆積而形成大尺寸材料的合成方法已經在工業中使用了一個多世紀，如化學工業中鹽和氮化物的生產、電子工業中的單晶生長和薄膜沉積。對于大多數材料，無論合成途徑如何，其相同化學成分、晶化程度和微結構不會帶來材料物理性能上的差異。當然，由于動力學原因，不同的合成方法和處理技術通常會引起化學成分、晶化程度和微結構的差異，從而導致不同的物理性能。