超分子科学丛书 界面组装化学 刘鸣华 界面组装基本原理界面表征技术书籍 气/液界面气/液界面的分子组装气/固液界面的分子

本书系统介绍各种相界面和界面上各种物理化学作用；界面分子组装的原理和理论，其结构与性能以及重要的应用；表征界面组装体的各种研究手段。全书共分五章，第1章，介绍界面组装的基本原理，组装驱动力和界面组装体的分类；第2章，界面表征技术；第3-5章，气/液界面的分子组装，气/液界面的分子组装，气/固液界面的分子组装。作为一本学术专著，本书基于作者在界面超分子组装的研究基础，除基本的组装理念，基本理论和基础知识的阐明，还立足于科学发展的前言，尽力吸取当代国内外的界面组装的新成果，以使读者能深入了解界面分子组装的新进展。

第1章 界面组装化学概要 1
1.1 导言：从分子化学到组装化学 1
1.2 界面的定义、分类与特征 5
1.3 界面的物理化学 6
1.3.1 表面张力 6
1.3.2 表面自由能 9
1.4 界面与分子组装 10
1.5 不同界面的组装化学 13
1.5.1 气/液界面的分子组装 13
1.5.2 固/液界面的分子组装 15
1.5.3 液/液界面的分子组装 17
1.5.4 各种界面组装技术的比较 18
1.6 结论与展望 19
参考文献 19

第2章 界面组装体的表征方法 21
2.1 扫描隧道显微镜 21
2.1.1 工作原理 22
2.1.2 STM的基本结构 23
2.1.3 STM的优缺点 24
2.1.4 STM的应用 24
2.2 原子力显微镜 35
2.2.1 工作原理 35
2.2.2 原子力显微镜基本成像模式 36
2.2.3 力曲线的测量 40
2.2.4 AFM的应用 43
2.3 布儒斯特角显微镜 49
2.3.1 工作原理 49
2.3.2 应用示例 50
2.4 衰减全反射红外光谱法 52
2.4.1 ATR技术原理 52
2.4.2 ATR的应用特点 53
2.5 掠入射X射线技术 55
2.6 表面等离子共振 56
2.7 二次谐波与和频光谱 58
2.7.1 基本原理 58
2.7.2 应用 60
2.8 光电子能谱 63
2.9 椭圆偏振技术 64
2.9.1 工作原理 64
2.9.2 椭圆偏振技术的应用 66
2.10 石英晶体微天平 66
2.10.1 工作原理 67
2.10.2 QCM仪器的基本结构 68
2.10.3 QCM在界面化学研究中的应用 68
2.11 接触角 70
2.12 表面力仪 74
2.12.1 基本原理 75
2.12.2 表面力仪应用举例 75
参考文献 77

第3章 气/液界面的分子组装——基于Langmuir-Blodgett技术的界面超分子组装 79
3.1 Langmuir-Blodgett界面组装技术的简明概述 79
3.1.1 Langmuir-Blodgett技术的本征特点 79
3.1.2 本章拟讨论内容的简明要点 82
3.2 LB界面组装技术的理论基础 84
3.2.1 LB界面组装的基础理论 84
3.2.2 LB界面组装的实践 90
3.3 LB界面组装领域的经典研究内容 105
3.3.1 染料类化合物的LB膜及功能化 106
3.3.2 基于LB技术的铁电功能膜材料 130
3.3.3 界面上的化学反应或分子间的相互作用 137
3.3.4 基于Langmuir膜和LB膜技术的仿生膜 146
3.3.5 LB界面组装领域的其他经典研究内容 165
3.4 LB界面组装领域的发展新动向 166
3.4.1 破裂的LB膜 166
3.4.2 LB界面组装体系的超分子手性 167
参考文献 175

第4章 固/液界面的分子组装 185
4.1 固体表面性质 185
4.1.1 固体表面的特点 185
4.1.2 固体的表面张力和表面能 185
4.1.3 固体表面的电性质 187
4.2 固/液界面组装的基本原理——吸附和润湿 187
4.2.1 吸附 187
4.2.2 润湿 190
4.2.3 固/液界面的分子间相互作用 192
4.3 基于化学吸附的固/液界面的分子组装 193
4.3.1 自组装单分子膜 193
4.3.2 基于SAMs的多层膜 208
4.4 基于物理吸附的固/液界面分子组装体 209
4.4.1 层层组装多层膜——分子沉积法 209
4.4.2 两亲分子在固/液界面的聚集 226
4.4.3 极性小分子在固/液界面的选择性吸附——氢键巨簇现象 239
4.4.4 有机单层吸附膜 241
4.4.5 基于去润湿现象的分子组装 243
4.5 各种组装技术的比较 244
4.6 固/液界面组装体的功能 245
4.6.1 固体表面改性 245
4.6.2 在电子和光学器件方面的应用 249
4.6.3 在分离和催化方面的应用 254
4.6.4 在生物医药材料方面的应用 255
4.6.5 作为模板或纳米反应器 261
4.7 小结 263
参考文献 264

第5章 液/液界面的分子组装 267
5.1 引言 267
5.2 液/液界面的基本特性 268
5.2.1 液/液界面张力 268
5.2.2 液/液界面张力的测定 270
5.2.3 液/液界面的形成过程 270
5.2.4 乳状液 271
5.3 液/液界面组装体的表征 272
5.3.1 基于非线性光学的光谱技术 272
5.3.2 拉曼光谱技术 279
5.3.3 全内反射荧光光谱 282
5.3.4 时间分辨准弹性激光散射 284
5.3.5 椭圆偏光 286
5.3.6 布儒斯特角显微镜 288
5.3.7 X射线和中子散射 291
5.3.8 原子力显微镜 294
5.3.9 电化学方法、双电层与电荷转移 297
5.4 液/液界面组装体的结构与功能化 300
5.4.1 表面活性剂在液/液界面的自组装 300
5.4.2 乳状液 302
5.4.3 液/液界面的金属离子与有机物复合物 310
5.4.4 纳米材料在液/液界面的合成与自组装 313
5.4.5 生物大分子在液/液界面的自组装 325
5.5 结论与展望 333
参考文献 333

第6章 纳米材料在界面的有序组装 338
6.1 基于Langmuir的自组装方法 339
6.1.1 纳米材料表面修饰对其在气/液界面组装的影响 340
6.1.2 零维纳米颗粒 346
6.1.3 一维纳米材料组装 351
6.1.4 二维纳米材料 354
6.1.5 纳米材料结构对组装结构的影响 357
6.1.6 浸涂 360
6.1.7 非传统LB组装 362
6.2 蒸发诱导气/液界面组装 365
6.2.1 纳米颗粒 365
6.2.2 纳米棒组装 367
6.2.3 纳米线组装 369
6.2.4 二维材料组装 370
6.3 其他界面组装 373
6.4 自组装纳米材料阵列或膜的性质及应用 375
6.4.1 表面增强拉曼散射（SERS）和偏振 375
6.4.2 电导性质 377
6.4.3 透明导电电极 379
6.4.4 光电响应电子器件 379
6.4.5 智能窗口 382
6.4.6 智能加热器 382
6.4.7 光响应和湿度响应的电导 382
6.4.8 气体传感 384
6.4.9 催化性质 384
6.5 结论 385
参考文献 386

索引 390

刘鸣华，中科院化学研究所研究员, 博士生导师。主要研究方向包括：多层次有序组装结构开展研究，界面组装体的超分子手性研究，基于新型两亲分子的组装，生物分子的组装与功能化，有机凝胶与软物质材料研究。曾多次承担"973"，基金委重点基金，院方向性项目等研究课题。先后任职于日本科学技术厅理化学研究所、东京农工大学、中科院感光化学研究所、中科院化学研究所、中科院基础科学局、国家纳米科学中心、中科院化学研究所等。

本书全面总结了界面表征的技术和方法，并针对固-液、液-液、气-液三类界面的分子组装原理、基础及表征与应用进行了全面的分析。不仅对于从事超分子化学、界面组装化学的科研人员具有参考价值，而且也适合作为界面分析与表征技术的教材或参考书，供广大化学、材料等相关领域高年级本科生和研究生学习。

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