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內容簡介

　　《分子器件與分子機器：納米世界的概念和前景(原著第2版)》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——通嚮納米世界的捷徑》的基礎上進行修訂和更新的。本月保持瞭原版的基本結構，但是內容上關注瞭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、邏輯門和相關體係以及該領域科學傢所扮演的社會角色進行瞭闡述。
　　《分子器件與分子機器：納米世界的概念和前景(原著第2版)》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傢有重大意義，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。

內頁插圖

目錄

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 自組裝和共價閤成的設計
1．8 能量與信號
參考文獻

第2章 通過分子和超分子體係傳遞能量和信號
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 溶液係統
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 均相係統中的光誘導電子轉移
2．7．2 非均相係統中光誘導的電荷的産生
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産生的光發射
2．11．2 平行的兩個電化學輸入産生一個有序的化學和光子的過程
2．11．3 光輸入産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 導綫及相關體係
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綫型體係
4．4．1 概述
4．4．2 雙體、三體和更大的體係
4．4．3 含有金屬絡閤物的共價連接的體係
4．4．4 包含卟啉的共價連接體係
4．4．5 基於有機化閤物的共價相連體係
4．4．6 DNA及相關體係
4．5 非均相的光誘導的電子轉移
4．6 能量傳遞
4．6．1 含有金屬絡閤物的共價連接體係
4．6．2 包含卟啉的共價鍵閤體係
4．6．3 基於有機化閤物的共價相連的體係
4．6．4 DNA及其相關體係
參考文獻

第5章 分子開關中的電子轉移和能量傳遞過程
5．1 概述
5．2 開關電子轉移
5．2．1 光輸入
5．2．1．1 長壽命開關
5．2．1．2 快速和超快速開關
5．2．2 氧化還原插入
5．2．3 酸堿輸入
5．2．4 其他因素
5．3 開關能量傳遞
5．3．1 光輸入
5．3．2 氧化還原插入
5．3．3 酸一堿插入
5．3．4 其他因素
參考文獻

第6章 光收集天綫
6．1 概述
6．2 天然天綫係統
6．3 樹枝狀分子
6．3．1 基於卟啉的陣列和樹枝狀分子
6．3．1．1 卟啉基陣列
6．3．1．2 樹枝狀分子
6．3．2 含金屬絡閤物的樹枝狀分子
6．3．2．1 金屬絡閤物作為核的體係
6．3．2．2 金屬絡閤物作為分支中心的體係
6．3．3 基於有機發色團的樹枝狀分子
6．3．3．1 聚芳醚樹枝狀分子
6．3．3．2 苯乙炔樹枝狀分子
6．3．3．3 聚亞苯基和低聚(對亞苯基次亞乙烯基)樹枝狀分子
6．3．4 主一客體係統
6．3．4．1 主體有機分子係統
6．3．4．2 主體金屬離子體係
6．4 其他係統
6．4．1 多發色團的環糊精
6．4．2 酞菁
6．4．3 方形金屬超分子
6．4．4 輪烷
6．4．5 沸石
6．4．6 聚電解質
6．4．7 聚閤物
6．4．8 生物結構的自組裝
參考文獻

第7章 太陽能轉化
7．1 簡介
7．2 自然界的光閤成
7．2．1 概述
7．2．2 細菌的光閤作用
7．2．3 光閤係統Ⅱ
7．3 人工的光閤作用
7．3．1 概述
7．3．2 氫經濟
7．3．3 水的光化學分解
7．3．4 人工天綫和反應中心組裝單元的結閤
7．3．4．1 簡介
7．3．4．2 有機化閤物和卟啉體係
7．3．4．3 金屬絡閤物體係
7．3．5 多電子氧化還原過程與單光子電荷分離過程的結閤
7．3．5．1 概述
7．3．5．2 氧氣釋放中電子與質子轉移
7．3．5．3 其他體係
7．3．6 組裝方案
7．3．6．1 概述
……

第3部分 存儲器、邏輯門和相關體係
第8章 雙穩態和多穩態體係
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 綫性運動
第15章 鏇轉運動
第16章 從溶液到非均相體係
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
術語錶
縮略語
主題索引

精彩書摘

　　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係，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。鑒於當前化學燃料的短缺以及日趨嚴峻的環境問題，太陽能是首選的理想能源，並且在利用的過程中不會産生廢物。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纍積的確會帶來非常嚴峻的問題。
　　我們需要閤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係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。最常用的是光譜技術(特彆是核磁共振譜，Uv-vis吸收光譜和發光光譜)，對於給體一受體相互作用的係統，電化學技術也相當有用。

前言/序言

　　幾年前，由於人們對能錶現齣有用功能的超分子體係的興趣愈濃，我們感覺有必要撰寫一部專著來做一些介紹，以及在整體上對這個科學研究前沿做個總的概述。因此我們決定撰寫《分子器件和分子機器——通嚮納米世界的捷徑》這本書，該書於2003年2月由Wiley—VCH齣版社齣版。此書被學界廣為接受和歡迎，被多個最重要的科學期刊引用和評述。2005年，這本書由田禾教授和王利民教授（華東理工大學，上海）翻譯成中文，並由中國化學工業齣版社（北京）齣版。該書的日語版也即將由NTS（東京）齣版。
　　最近幾年，人們對設計、閤成及操作人工分子器件和機器的興趣逐漸增加。也湧現齣很多新的基本觀念並涉及瞭許多新的體係。在2006年春天，Wiley-VCH告訴我們第一版的書還有一些印刷版，並建議不要重新印刷，他們認為齣版此專著的新版本將對科學界更為有用。和幾個同僚商量後，我們確實認識到是時候修訂及更新《分子器件和分子機器——通嚮納米世界的捷徑》這本書瞭，我們保留瞭書名，但修改瞭副標題以強調這是同一本書的新版本。
　　《分子器件和分子機器——納米世界的概念和前景》的確保持瞭原版的基本結構，但是內容卻有瞭充分的改變，為瞭幫助讀者認識新興的發展趨勢，書中關於基本原理的章節大部分進行瞭重寫。如關於電子及能量轉移等基本過程的討論，認識分子器件及分子機器與宏觀世界的相似之處，理解納米世界具有許多不一般的特徵（並不像科幻電影、電視劇和小說裏的那樣），另外關於特殊器件和機器的章節也同時進行瞭更新和改進，並加入瞭一些新的章節。
　　和第一版一樣，本書中所涉及的概念都用例證來加以說明，並增加瞭一些最近齣版的期刊上的例子。雖然此書主要關注人工的分子水平的器件和機器，但我們也嚮讀者介紹瞭一些自然界的和仿生的體係，以此讓讀者認識“自然”和“人工”之間復雜性的差異是如此之大，同時也讓讀者體驗到生活中材料方麵所存在的美妙的化學機理。其中有一章舉例介紹瞭基於多相或固態體係的器件和機器，這個體係比起溶液體係更接近於實際應用。附錄中的術語錶以及主體索引都經過瞭修訂和擴展。

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