材料科学

生物活性分子的靶向输运可以追溯到上世纪７０年代，但将诊疗试剂成功地靶向输运到细胞器在近期才被广泛认同。当前，应用于细胞器，或在亚细胞水平药物的纳米技术正在成为生物医学研究的新领域。

随着纳米科学与技术的快速发展，一系列的纳米载药平台，如脂质体、碳纳米管、量子点、胶束和树状分子等，都已经被用来研究其在亚细胞水平上控制药物分布和输运的能力。目前，纳米载体的细胞器的靶向药物输运主要基于两点策略，即（１）应用某些纳米载体本身固有的特性和（２）将具有细胞器靶向性的配体修饰于纳米载体的表面。随着研究的拓展与深入，本领域已取得了丰富的成果，但同时也在研究中不断地遇到新的问题和挑战，本书收录了本领域最新的研究成果，相关章节均由该研究方向的领军人物撰写，内容全面翔实，是本领域研究人员不可多得的一本参考书。本书具体内容如下：

"１．亚细胞纳米医学简介：现状与展望；２．用于检测细胞内环境的纳米传感器的输运；３．树状高分子与树状高分子复合体在细胞质基质中的扩散；４．量子点－配体生物结合物的内吞与细胞内转运；５．基于金属纳米颗粒的胞内生物传感器与药物制剂的合成；６．纳米药物输运体系的亚细胞命运；７．质粒ＤＮＡ多聚物的细胞内命运；８．膜受体介导摄入的碳纳米管的细胞内转运；９．利用实时微粒追踪技术研究纳米药物制剂的胞内运输；１０．利用荧光显微镜追踪高分子在细胞内的定位；１１．小分子外源化合物的定量构效关系（ＱＳＡＲ）模型可否用于预测纳米颗粒在活细胞摄取与定位的探讨；１２．基因输运载体的自解体；１３．树状高分子的细胞输运；１４．内体性溶酶体降解活性的聚合物纳米技术；１５．细胞穿膜肽介导的内化蛋 白质的摄取与胞内动态；１６．多分子马达的货物运输：胞内药物传输的机理；１７．光化学内化（ＰＣＩ）对纳米药物在细胞质基质中输运的潜在应用；１８．基于多肽的用于生物活性蛋白质胞内输运的纳米载体；１９．细胞器特异性药物的纳米技术：亚微米和纳米尺度颗粒的活性细胞转运；２０．病毒外壳包被的纳米颗粒的亚细胞靶向性；２１．线粒体靶向的药物纳米载体；２２．用于生物大分子细胞质基质输运的细胞穿膜肽；２３．治疗性纳米材料向心肌细胞亚区的输运；２４．调控细胞内药物输运的设计参量：固定于特异性的细胞表面决定簇、载体几何特性以及辅助药剂的使用；２５．携带ＤＮＡ的纳米输运体系具有的摄取途径依赖的细胞内转运；２６．等离子体共振的金纳米棒在细胞内的作用；２７．量子点标记法评估治疗活性分子的细胞内转运。"

复杂金属合金被认为是现代材料科学的一个新兴领域。复杂金属合金是一个很宽泛的概念，它包含由金属元素或掺有非金属、稀土元素或硫族元素的金属混合物组成的二元或多元化合物。它们的晶体结构由很大的晶胞构成，这些晶胞通常含有几十到几百个原子，有的晶胞甚至含有上千个原子。了解是什么样的特性使一个高度有序的晶胞能够包含如此之多的原子对于我们在凝聚态系统方面获得新的进展是一个很好的机遇，同时也是对自然科学的一个新的挑战。

本书总结了最近一段时间内通过网络搜集的关于复杂合金的知识，是对由本书的作者之一（Ｅｓｔｈｅｒ Ｂｅｌｉｎ-ｆｅｒｒé）和网络欧洲学校的年度会议共同编写的关于复杂金属合金系列丛书的补充。它从最基本的概念开始，表述了如何用标准的冶金方法制备复杂金属合金，如何表征它们的体特性或表面特性，最后还介绍了复杂合金的应用问题。

本书内容共分为１０章。各个章节标题分别为：１．复杂金属合金科学的简介；２．复杂金属合金的特性：理论与实验；３．复杂金属合金的各向异性的物理特性；４．复杂金属合金的表面科学；５．复杂金属合金的冶金学；６．复杂金属合金的表面化学；７．复杂金属合金的机械工程特性；８．复杂金属合金作为磁材料；９．用复杂晶体结构发展热电材料的最新进展；１０．复杂金属相的催化作用。

本书由两位著名的准晶体学领域的权威人士编写而成，内容丰富新颖，介绍由浅入深，适合有关材料科学、冶金学等相关领域的初学者阅读，同时也适合于从事相关领域研究的研究人员及工程师们参考使用。

碳纳米管（ＣＮＴ）的很多新特性使它们在纳米技术、电子学、光学及材料科学等领域得到了广泛的应用。这些新特性包括优良的强度，独特的电学特性及良好的导热性等。场发射是指在高电场强度下从凝聚相的表面向另一种相发射电子的现象。碳纳米管场发射器有望能够在场发射显示器技术方面取得突破，并能够使Ｘ-射线源小型化，以便其能够在电子设备、工业及医学和安全检测中得到广泛的应用。

"本书内容共分为四部分。第一部分介绍碳纳米管的制备与特性，包含第１－３章：１．ＣＮＴ的结构与合成；２．ＣＮＴ发射器的制备；３．图案化的碳纳米管发射器的制备。第二部分介绍碳纳米管的场发射，包含第４－１２章：４．场发射理论；５．平面纳米结构的场发射；６．ＣＮＴ场发射器的光学性能；７．ＣＮＴ场发射器在场发射时的热产生与损耗；８．多壁碳纳米管场发射显微镜９．碳纳米管场发射器的原位透射电子显微镜；１０．单壁纳米管的场发射；１１．ＣＮＴｓ阵列中的模拟电场；１２．ＣＮＴ发射器的表面涂层。第三部分介绍相关纳米材料的场发射，包含第１３－１７章：１３．石墨纳米针场发射器；１４．碳试片场发射；１５．灵活的场发射器：碳纳米纤维；１６．钻石发射器；１７．氧化锌纳米线和硅纳米线。第四部分介绍碳纳米管的应用，包含第１８－２７章：１８．灯设备和字符显示；１９．丝网印刷碳纳米管场发射显示器；２０．纳米管场发射显示器：直接生长技术制作的集成纳米管；２１．透明状的ＣＮＴ-ＦＥＤ；２２．基于ＣＮＴ的场发射灯在ＬＣＤ背光单元中的应用；２３．高电 流密度的场发射电子源；２４．带有电子扫描显微镜功能的高分辨率微聚焦Ｘ-射线源；２５．微型Ｘ-射线管；２６．基于碳纳米管的场发射Ｘ-射线技术；２７．微波放大器。"

本书是有关碳纳米管及相关场发射器的一本简洁而全面的专著，它从基本原理到实际应用由浅入深引导读者学习和掌握相关的知识和技术。适合于从事纳米技术、材料科学、电子等领域的研究人员与工作人员阅读使用。

本书是Ｗｉｌｅｙ于２０１０年出版的《无机材料丛书》之一，该丛书共５卷，分别是：《能源材料》、《功能材料》、《低维固体材料》、《分子材料》和《多孔材料》，本书是第３卷。

低维固体材料指除三维材料之外的二维超晶格和量子阱材料、一维量子线和零维量子点材料，这类材料的化学键空间分布具有明显的各向异性，且至少有一个维度在纳米尺度（１００ｎｍ），也称低维纳米材料。由于载流子的自由运动在某些方面受到限制，因此低维纳米材料具有与三维材料截然不同的性质。随维度降低和尺寸减小，量子尺寸效应、量子干涉效应、量子隧穿效应、库仑阻塞效应以及多体关联和非线性光学效应都表现越来越明显，因而引人瞩目。

全书共分为五个章节：１．金属氧化物纳米颗粒；２．无机纳米管和纳米线；３．层状双金属氢氧化物在生物医学中的应用；４．碳纳米管及相关结构；５．二硼化镁：一个具有重要物理性质的简单化合物。

本书作者均为在纳米材料领域从事前沿研究工作多年的专家。本书较全面地介绍了各种低维纳米材料的制备、性质和应用，包括无机纳米管和纳米片层的物理化学性质、纳米颗粒的量子效应以及应用于无机材料制成的ＤＮＡ运载系统的新型层状超导体等，书中引用了大量最新科研成果，对进入纳米材料领域的研究人员具有很好的指导意义，同时对相关领域的科学家了解低维纳米材料的成就和挑战也很有参考价值。

了解晶体结构是深入理解晶体材料基本性质的途径。目前，通过Ｘ-光衍射方法确定材料晶体结构的实验技术已经相对完善，但在某些特殊条件下，确定材料的晶体结构面临着巨大的挑战，此时，通过理论方法预测材料的晶体结构成为关键。本书收集了结构预测领域知名专家的许多见解，对这个复杂和迅速发展的领域，本书提供了独特的视角，反映了不同作者的许多观点。该书总结了过去几年取得的重大成就，并讨论了仍然存在的挑战。

本书分为８章。１．引言，介绍晶体结构预测为一项艰巨的任务；２．能量图景和使用盆地跳跃法进行结构预测；３．随机搜索方法；４．使用模拟退火算法预测固体化合物；５．模拟晶体中结构相变：赝动力学法；６．应用极小值跳跃方法进行全局优化；７．使用遗传算法预测晶体结构；８．重建相变中的结构转换路径：样品分子动力学采样转化路径的启示。

本书作者Ａｒｔｅｍ Ｒ Ｏｇａｎｏｖ教授在纽约州立大学（石溪分校）地球科学系和纽约计算科学中心任职。Ｏｇａｎｏｖ教授近几年发展的遗传算法在高压新相的预测研究上取得巨大成功，在Ｎａｔｕｒｅ，ＰＮＡＳ，ＰＲＬ等国际著名学刊发表了多篇有影响的文章。Ｏｇａｎｏｖ教授目前是美国矿物杂志（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｓｔ）的副主编，德国晶体学杂志（Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆüｒ Ｋｒｉｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｅ）的编委，是３２种国际刊物的审稿人，其中包括Ｎａｔｕｒｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｔｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＰＲＬ等多种顶级刊物。

该书涵盖了晶体学、对称性和材料科学的基本知识，陈述严格并易于阅读。本书结合国内外研究现状及作者取得的最新研究成果，详细论述了晶体结构预测的许多新观点和方法，介绍了现代晶体结构预测的研究热点和最新动态，并提供了若干图表、数据、实例和有关文献资料。本书可供涉及材料科学领域的化学工作者，尤其是合成、材料、晶体工程等研究方向的研究生和科研工作者阅读。

"当物质内有浓度梯度及驱动源存在的条件下，由于热运动而导致原子（分子）的定向迁移，从宏观上表现出物质的定向输送，这个输送过程称为扩散。无机非金属材料制备工艺中很多重要的固相反应过程都与扩散有关系。例如，固溶体的形成、离子晶体的导电性、材料的热处理、相 变过程、氧化、烧结、金属陶瓷材料的封接、金属材料的涂搪与耐火材料的侵蚀等。因此研究固相反应中扩散的基本规律对研究固体材料有十分重大的意义。"

本书从以下几个方面对扩散控制的固相反应进行了较系统和深入的阐述。固相反应的开始，包括成核及成核点的生长；各种通量驱动的扩散过程：如焊料与金属（铜或镍）反应中金属间扇形皱褶的形成、薄膜上横向诱导晶化的沉积反应、电迁移驱动的纹理变化、电迁移和热迁移驱动的两相合金的组织演化等；纳米颗粒和电迁移过程中扩散空位的形成、生长、收缩和迁移；直流电压下的相竞争生长；三相体系中的互扩散和反应扩散。书中特别强调了纳米体系中的扩散与相变反应，并对封闭和开放系统中演化途径选择中的基本问题进行了讨论。

本书共有１３章，１．前言；２．非平衡空位和纳米尺度的扩散控制过程；３．扩散相竞争的基本原理；４．浓度梯度中的成核过程；５．扩散初始阶段的模拟；６．由通量驱动的固体形态的转变；７．纳米空位的演变；８．电子迁移至新相的形成；９．三元体系中的相扩散竞争；１０．两相区在形成和生长中的互扩散；１１．反应路径的选择和极值原理；１２．晶胞分解、扩散至晶界迁移和反扩散之间的最优化选择；１３．纳米量级上的成核与相分离。

本书作者不仅是一个杰出的物理学家，更擅长于用精湛的数学计算分析新的物理现象。本书内容丰富，由浅入深，可作为相关专业研究生的教科书，也可供材料科学、非平衡动力学、成核理论的研究人员和工程师参考阅读。