　　《有机纳米与分子器件》共分17章，较全面地介绍了目前有机纳米与分子器件前沿领域的重要研究结果。主要包括分子材料、纳米材料的设计、合成，器件的物理基础和载流子传输理论，分子尺度器件，以及有机发光二极管、有机太阳能电池、有机场效应晶体管、生物传感器等分子材料器件。并且对该领域未来的发展进行了展望。
　　分子器件包括分子(纳米)尺度的器件和分子材料器件两大类别，有机分子材料是其主要材料基础。具有光、电、磁功能的分子材料及其在器件中的应用研究是材料领域的重要前沿课题。
　　《有机纳米与分子器件》可供高等院校化学，材料，物理和信息等专业这高年级本科生，研究生，研究院所科研人员参考阅读。

作者简介

　　刘云圻 1975年毕业于南京大学化学系，1991年获日本东京工业大学博士学位。现为中国科学院化学研究所研究员。先后被清华大学、武汉大学聘为兼职教授。长期从事分子材料的设计、合成，包括共轭小分子／高分子，碳纳米管和石墨烯等；及相关光电子器件的制备和性能研究，包括发光二极管，场效应晶体管和分子尺度器件等。发表论文400余篇。1994年获中国科学院自然科学奖二等奖，四次获中国科学院优秀研究生导师奖／优秀研究生指导教师奖／优秀教师荣誉称号，2004年被评为国家重点基础研究发展计划(973计划)先进个人，2007年获国家自然科学奖二等奖。

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精彩书评

　　本书总结了有机纳米与分子器件领域的最新研究进展。相信本书的编撰出版对把握前沿领域的发展动态，促进学科的交叉融合，提升原始创新能力，均能有所裨益。
　　——中国科学院化学研究所所长、中国科学院院士万立骏

《纳米科学技术大系》序
序
前言

第1章有机功能分子(共轭分子)的设计和合成
1.1 稠环芳烃
1.1.1 一维线型多并苯类化合物
1.1.2 纳米石墨烯分子
1.1.3 曲面稠环芳烃分子
1.2 含有杂原子的共轭体系
1.2.1 含有硫族元素的共轭体系
1.2.2 含有氮族元素的共轭体系
1.3 电子给体一受体功能分子
1.4 小结
参考文献

第2章有机共轭材料中的载流子传输理论
2.1 引言
2.1.1 有机半导体中的电荷传输理论简介
2.1.2 影响迁移率的因素
2.2 局域跳跃机理下计算预测载流子迁移率
2.2.1 电子转移速率理论：从经典到量子
2.2.2 电荷扩散模拟
2.2.3 分子参数计算
2.2.4 基于经典速率公式和近似扩散系数的研究，
2.2.5 分子尺度以及晶体结构对迁移率的影响
2.2.6 高迁移率的分子设计思路
2.2.7 量子核隧穿效应与超越微扰论
2.3 小极化子机理：基于Holstein—Peierls模型的第一性描述
2.3.1 萘单晶的Holstein-Peierls模型
2.3.2 分子内及分子间振动的贡献
2.3.3 温度和压强效应
2.4 总结与展望
参考文献

第3章有机纳米和分子器件物理与研究方法
3.1 引言
3.2 载流子
3.3 有机纳米和分子器件中的两种物理现象
3.3.1 库仑阻塞与库仑台阶
3.3.2 近藤效应
3.4 分子器件的研究方法
3.4.1 LB膜技术
3.4.2 扫描隧道显微镜技术
3.4.3 纳米间隙电极
3.5 总结与展望
参考文献

第4章碳纳米管
4.1 碳纳米管简介
4.2 碳纳米管的结构与性质
4.2.1 碳纳米管的几何结构
4.2.2 单壁碳纳米管的布里渊区
4.2.3 碳纳米管的性质
4.3 碳纳米管的制备
4.3.1 单壁碳纳米管的制备
4.3.2 阵列多壁碳纳米管制备
4.4 碳纳米管的化学
4.4.1 碳纳米管的共价化学
4.4.2 碳纳米管的非共价化学
4.4.3 碳纳米管的管内填充
4.4.4 碳纳米管的化学组装与自组装
4.5 碳纳米管的应用
4.5.1 碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)
4.5.2 碳纳米管传感器
4.6 存在问题与发展趋势
参考文献

第5章有机单分子器件
5.1 引言
5.2 基于金属电极的单分子器件
5.2.1 金属电极对的制备方法
5.2.2 双电极单分子器件
5.2.3 三电极单分子器件
5.2.4 复合器件
5.3 基于碳纳米管电极的单分子器件
5.3.1 碳纳米管电极对制备法
5.3.2 新一代的单分子晶体管
5.3.3 单分子层晶体管
5.3.4 光响应的碳纳米管场效应晶体管
5.4 单分子逻辑器件
5.4.1 分子开关
5.4.2 单分子处理器
5.4.3 单分子环振荡器
5.5 挑战和机遇
参考文献

第6章有机纳米结构的构建及场发射器件
6.1 引言
6.2 有机聚合物场发射阴极材料
6.3 有机共轭小分子场发射阴极材料
6.4 总结与展望
参考文献

第7章有机光电高密度信息存储材料和器件
7.1 引言
7.2 高密度电信息存储
7.2.1 高密度电信息存储材料研究进展
7.2.2 高密度电信息存储技术研究进展
7.3 高密度光信息存储
7.3.1 高密度光信息存储材料
7.3.2 高密度光存储技术
7.4 多功能存储
7.4.1 多位信息存储
7.4.2 多模式存储
7.5 光电高密度信息存储发展展望
参考文献

第8章有机发光二极管
8.1 前言
8.2 有机发光二极管的基础知识
8.2.1 有机发光二极管的发展历程
8.2.2 有机发光二极管的结构
8.2.3 有机发光二极管的应用简介
8.2.4 有机发光二极管的制备
8.2.5 有机发光二极管的基础物理
8.2.6 有机发光二极管的性能指标
8.3 有机发光二极管在材料和器件研究方面的新进展
8.3.1 红光材料
8.3.2 绿光材料
8.3.3 蓝光材料
8.3.4 白光材料
8.3.5 紫外光和红外光材料
8.3.6 载流子传输、阻挡材料
8.3.7 荧光和磷光主体材料
8.3.8 白光器件
8.3.9 改善载流子的注入
8.3.10 改善载流子的传输
8.3.11 增加出射光的外耦合效率
8.3.12 有机发光二极管的颜色调节
8.3.13 改善有机发光二极管的对比度
8.3.14 提高有机发光二极管的寿命
8.4 总结与展望
参考文献

第9章有机太阳能电池
9.1 引言
9.2 聚合物太阳能电池
9.2.1 基本原理
9.2.2 性能参数
9.2.3 分类
9.2.4 纳米聚合物太阳能电池研究进展
9.3 染料敏化纳晶太阳能电池
9.3.1 染料敏化电池研究起源
第10章有机场效应晶体管
第11章有机微／纳场效应晶体管
第12章有机光导体及其应用
第13章分子磁性材料与器件
第14章有机非线性光学材料
第15章生物分子纳米机器
第16章有机纳米材料与分子传感体系
第17章有机半导体激光
附录缩略语

精彩书摘

　　计算机芯片中元件的集成度不断提高，现在已经达到10个／cm。纳米分子器件的集成度将会超过10个／cm，其元件的尺寸小于10nm。这已经达到了传统器件的尺寸极限。因为在如此小的器件中，量子和统计效应将占优势，电子波函数将扩展到相邻的元件，器件和电路的运行将会出现严重失真。据此，电子学将进入一个新的发展阶段。
　　相对于传统器件，有机纳米和分子器件有着不同的工作原理。真空电子器件利用的是真空中电子束的单向导电和束流来控制实现非线性的。晶体管和集成电路利用pn结和肖特基势垒来实现整流和放大。而纳米和分子器件将以氧化一还原过程，电子、空穴甚至是离子、激子、孤子、极化子的可控性来实现。
　　有机纳米和分子器件采用的是“自下而上”的研究思路。研究人员的梦想是能够将数以百万计的晶体管、纳米线及其他器件准确地结合在一起构成集成电路。自组装被认为是解决这一问题的有效途径。相对于无机分子，有机分子可以通过化学修饰而引入合适的官能团，进而可以借助于分子间的弱相互作用将器件放到合适的位置。近几年来，有机纳米和分子电子学取得了突破性进展。目前，已经能够通过调控，构筑得到具有一定组成和一定形状的纳米粒子。纳米材料的制备已逐渐由随机合成过渡到可控合成，器件研究也由随机探索发展到按照应用的需要来合成和制备具有特殊性能的纳米材料和器件。
　　目前来看，有机纳米和分子器件在发展过程中也遇到了很多亟待解决的问题和巨大的挑战。例如，纳米尺度的精确调控；定向、定点、多维、大尺寸组装；有机纳米分子材料的组装动力学过程、机理与模型研究等，这些问题都还处在一个初步的探索阶段。有机纳米和分子学的发展壮大需要理论知识的支持。有机纳米和分子器件的物理过程和传统电子学有相似的地方，可以借鉴无机电子学的成熟理论。但其中又有新的物理现象，因而理论创新显得更有必要。本章将主要介绍纳米和分子器件的一些基础知识。

前言/序言

　　在新兴前沿领域的快速发展过程中，及时整理、归纳、出版前沿科学的系统性专著，一直是发达国家在国家层面上推动科学与技术发展的重要手段，是一个国家保持科学技术的领先权和引领作用的重要策略之一。
　　科学技术的发展和应用，离不开知识的传播：我们从事科学研究，得到了“数据”（论文），这只是“信息”。将相关的大量信息进行整理、分析、形成体系并实践，才变成“知识”。信息和知识如果不能交流，就没有用处，所以需要“传播”（出版），这样才能被更多的人“应用”，被更有效地应用，被更准确地应用，知识才能产生更大的社会效益，国家才能在越来越高的水平上发展。所以，数据一信息一知识一传播一应用一效益一发展，这是科学技术推动社会发展的基本流程。其中，知识的传播，无疑具有桥梁的作用。
　　整个20世纪，我国在及时地编辑、归纳、出版各个领域的科学技术前沿的系列专著方面，已经大大地落后于科技发达国家，其中的原因有许多，我认为更主要的是缘于科学文化的习惯不同：中国科学家不习惯去花时间整理和梳理自己所从事的研究领域的知识，将其变成具有系统性的知识结构。所以，很多学科领域的第一本原创性“教科书”，大都来自欧美国家。当然；真正优秀的著作不仅需要花时间和精力，更重要的是要有自己的学术思想和对这个学科领域的充分把握和高度概括的学术能力。
　　纳米科技已经成为21世纪前沿科学技术的代表领域之一。其对经济和社会发展所产生的潜在影响，已经成为全球关注的焦点。国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）会刊在2006年12月评论：“现在的发达国家如果不发展纳米科技，今后必将沦为第三世界发展中国家。”因此，世界各国，尤其是科技强国都将发展纳米科技作为国家战略。
　　兴起于20世纪后期的纳米科技，给我国提供了与科技发达国家同步发展的良好机遇。目前，各国政府都在加大力度出版纳米科技领域的教材、专著以及科普读物。在我国，纳米科技领域尚没有一套能够系统、科学地展现纳米科学技术各个方面前沿进展的系统性专著。因此，国家纳米科学中心与科学出版社共同发起并组织出版《纳米科学技术大系》，力求体现本领域出版读物的科学性、准确性和系统性，全面科学地阐述纳米科学技术前沿、基础和应用。本套丛书的出版以高质量、科学性、准确性、系统性、实用性为目标，将涵盖纳米科学技术的所有领域，全面介绍国内外纳米科学技术发展的前沿知识；并长期组织专家撰写、编辑出版下去。
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