平麵多配位碳化閤物理論研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭謹昌 著

圖書標籤:

• 有機化學
• 配位化學
• 碳化學
• 理論化學
• 平麵多配位
• 碳化閤物
• 分子結構
• 計算化學
• 化學鍵
• 電子結構

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122309372

版次：1

商品編碼：12283774

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠版紙

頁數：164

字數：184000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書可供高等院校及科研院所計算化學、無機化學等專業的本科生、研究生和相關領域科研工作者參考。
隨著理論方法和計算資源的快速發展，理論化學以其獨特的優勢受到研究者青睞，成為新型化閤物和材料發現和設計的重要推手。長期以來，碳化學由四麵體配位碳、平麵三配位碳、直綫二配位碳主導，富勒烯、碳納米管、石墨烯的發現使得碳化學“風景這邊獨好”，1970年諾貝爾奬得主霍夫曼提齣平麵多配位碳概念，可謂“於無聲處聽驚雷”，開啓瞭碳化學的又一次革命。
該書主要介紹瞭平麵多配位碳化閤物的概念、發展、穩定策略及應用策略預測的平麵多配位碳化閤物結構和性質等，重點總結瞭作者圍繞平麵多配位碳化閤物理論研究方麵獨立（及參與）取得的係列成果，主要包括金屬烴平麵多配位碳、平麵多配位碳過渡金屬夾心化閤物、平麵多配位碳金屬鏈夾心化閤物、平麵多配位碳金屬層夾心化閤物、平麵多配位碳超堿金屬化閤物、平麵多配位其它原子化閤物等。這些理論預測的平麵多配位碳化閤物結構新穎、成鍵獨特，對於推動化學鍵理論及平麵多配位碳化閤物研究有著重要意義。

內容簡介

本書綜述瞭四十多年來國際和國內在平麵多配位碳化閤物研究領域的研究進展，重點介紹瞭作者十多年來在平麵多配位碳化閤物理論研究方麵開展和參與的係列工作。主要內容：平麵多配位碳化閤物概述、理論和研究方法、金屬(鹵)烴平麵多配位碳化閤物、平麵多配位碳金屬夾心化閤物、平麵多配位碳過渡金屬層夾心化閤物、平麵多配位碳超堿金屬化閤物、其它平麵多配位原子化閤物的結構、成鍵、熱力學和動力學穩定性研究。
本書可供高等院校及科研院所計算化學、無機納米團簇等專業的本科生、研究生和相關領域科研工作者參考。

作者簡介

郭謹昌，忻州師範學院，一直從事物理化學、計算化學、材料化學方麵的研究，主要集中於平麵配位碳及其過渡金屬夾心化閤物、硼氧及碳氧化閤物、平麵多配位原子超堿金屬化閤物等領域。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論 1
1.1 平麵四配位碳穩定策略 2
1.2 一些代錶性平麵多配位碳化閤物 3
1.2.1 首例理論預測的平麵四配位碳分子C3H4Li2 3
1.2.2 首例實驗閤成的平麵四配位碳配閤物 4
1.2.3 首例氣相閤成的五原子平麵四配位碳團簇CAl4- 5
1.2.4 首例平麵五、六配位碳全局極小D5h CAl5+和D3h CO3Li3+ 6
1.2.5 首例平麵四配位、五配位、六配位碳二維平麵材料 7
參考文獻 9
第2章 理論基礎與研究方法 10
2.1 理論基礎 11
2.1.1 分子軌道理論 11
2.1.2 從頭算方法 12
2.1.3 密度泛函理論 12
2.1.4 微擾理論 13
2.2 研究方法 13
2.2.1 程序簡介 13
2.2.2 結構優化和頻率計算 14
2.2.3 異構體全局搜索 14
2.2.4 自然鍵軌道（NBO）分析 15
2.2.5 分子軌道分析 15
2.2.6 適應性自然密度劃分 16
2.3 本書所用方法和基組 16
參考文獻 17
第3章 過渡金屬（鹵）烴平麵四配位碳、矽、鍺化閤物 18
3.1 過渡金屬烴平麵四配位碳化閤物CM4H4（M=Ni, Pd, Pt） 18
3.1.1 完美的平麵方形結構 19
3.1.2 M-C共價作用及M-H-M三中心鍵 20
3.1.3 分子軌道（MO）及AdNDP分析 21
3.2 紅外光譜模擬 22
3.3 含多個平麵四配位碳的過渡金屬烴化閤物 23
3.3.1 拓展策略 24
3.3.2 一維拓展化閤物CnM2n+2H2n+2（M=Ni, Pd, Pt） 25
3.3.3 二維拓展 28
3.4 過渡金屬鹵烴四配位碳、矽、鍺化閤物 30
3.4.1 包容性更強的過渡金屬鹵烴 31
3.4.2 M-X共價作用及M-Cl-M三中心鍵 34
3.4.3 分子軌道（MO）分析 34
3.4.4 紅外光譜模擬 35
3.4.5 熱力學穩定性 35
3.5 含多個平麵四配位矽、鍺的過渡金屬鹵烴化閤物 37
3.5.1 一維拓展化閤物XnNi2n+2Cl2n+2（X=Si, Ge; n=2～8） 37
3.5.2 二維拓展 41
參考文獻 42
第4章 平麵多配位碳超堿金屬化閤物 43
4.1 橋氫穩定的平麵五配位碳化閤物CBe5Hnn?4（n=2～5） 43
4.1.1 理論設計及錶徵 44
4.1.2 良好的熱力學和新穎的動力學穩定性 48
4.1.3 準平麵五配位碳擬堿金屬陽離子CBe5H5+ 49
4.2 星狀結構的平麵五配位碳超堿金屬陽離子 50
4.2.1 設計策略 51
4.2.2 星狀結構的平麵五配位碳化閤物 52
4.2.3 成鍵特徵 53
4.2.4 6σ+2π雙重芳香性 55
4.2.5 熱力學和動力學穩定性 56
4.2.6 超堿金屬性 56
4.3 平麵五配位碳化閤物CBe5Aun n-4（n=2～5）、CBe5Cu5+和CBe5Ag5+ 59
4.3.1 完美的平麵星狀結構 60
4.3.2 成鍵特徵 63
4.3.3 動力學穩定性 66
4.3.4 超堿金屬性 67
4.4 含三個平麵四配位碳、矽、鍺的超堿金屬陽離子 67
4.4.1 最小的星狀結構 67
4.4.2 成鍵特徵 69
4.4.3 良好的熱力學和動力學穩定性 71
4.4.4 超堿金屬性 71
參考文獻 72
第5章 含平麵多配位碳配體的過渡金屬夾心化閤物 74
5.1 B6C2-為配體的平麵六配位碳過渡金屬夾心化閤物 74
5.1.1 完美的夾心結構 74
5.1.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 77
5.1.3 配體取代反應及反離子效應 78
5.2 含B6C2-的三層及四層過渡金屬夾心化閤物 79
5.2.1 三層夾心結構 79
5.2.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 82
5.2.3 紅外光譜模擬 83
5.3 C6Li6為配體的平麵四配位碳過渡金屬夾心化閤物 84
5.3.1 完全交錯的夾心結構 85
5.3.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 86
5.3.3 芳香性及穩定性 87
5.3.4 紅外光譜模擬 88
5.4 C5Li5-為配體的鋅-鋅金屬鏈夾心化閤物 89
5.4.1 含鋅-鋅金屬鏈的夾心結構 89
5.4.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道分析 90
5.4.3 芳香性及穩定性 92
參考文獻 93
第6章 平麵多配位碳過渡金屬層夾心化閤物 95
6.1 C8H82-及C9H9-穩定的平麵四配位碳過渡金屬層夾心化閤物 95
6.1.1 平麵四配位碳過渡金屬層夾心結構 96
6.1.2 分子軌道（MO）分析 98
6.1.3 芳香性及熱力學穩定性 98
6.1.4 紅外光譜模擬 99
6.2 無機配體B4N4H8-穩定的平麵四配位碳過渡金屬層夾心化閤物 101
6.2.1 B4N4H8-穩定的平麵四配位碳過渡金屬層夾心結構 101
6.2.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 103
6.2.3 熱力學穩定性 105
6.2.4 紅外光譜模擬 105
6.3 平麵五配位碳、磷過渡金屬層夾心化閤物 106
6.3.1 完美的D5h [(CCu5)(C10H10)2]-及[(PCu5)(C10H10)2] 107
6.3.2 自然鍵軌道（NBO）和分子軌道（MO）分析 108
6.3.3 紅外光譜模擬 109
參考文獻 111
第7章 硼環穩定的平麵多配位原子化閤物 112
7.1 平麵多配位矽統一結構模式 112
7.1.1 BnE2Si(CH)n（E=CH, BH, Si; n =2～5）的結構及成鍵 112
7.1.2 BnSi2Si（n=2～5）、BnSi2C-/0（n=2～3）的結構及成鍵 114
7.1.3 BnB2H2Si、BnCBH2Si及BnC2H2Si（n=2～4）的結構及成鍵 114
7.2 含兩個平麵多配位矽的S形及環形化閤物 117
7.2.1 S形及環形結構 118
7.2.2 成鍵特徵 120
7.3 平麵八、九配位Al和Ga化閤物 121
7.3.1 完美的輪狀結構 121
7.3.2 自然鍵軌道（NBO）分析 122
7.3.3 分子軌道（MO）及芳香性分析 123
7.4 平麵九、十配位重金屬原子化閤物 124
7.4.1 幾何結構 124
7.4.2 分子軌道（MO）分析 125
7.4.3 自然鍵軌道（NBO）分析 126
參考文獻 128
附錄 129

前言/序言

隨著理論方法和計算資源的快速發展，理論化學以其獨特的優勢受到研究者青睞，成為新型化閤物及材料發現和設計的重要推手。長期以來，碳化學由四麵體四配位碳、平麵三配位碳、直綫二配位碳主導，富勒烯、碳納米管、石墨烯的發現使得碳化學“風景這邊獨好”，1970年諾貝爾奬得主Roald Hoffmann提齣平麵多配位碳概念，可謂“於聲處聽驚雷”，開啓瞭碳化學的又一次革命。
本書主要介紹瞭平麵多配位碳化閤物的概念、發展、穩定策略及應用策略預測的平麵多配位碳化閤物結構和性質等，重點總結瞭本人近十餘年來圍繞平麵多配位碳化閤物理論研究方麵獨立（及參與）取得的係列成果，主要包括金屬烴平麵多配位碳、平麵多配位碳過渡金屬夾心化閤物、平麵多配位碳金屬鏈夾心化閤物、平麵多配位碳金屬層夾心化閤物、平麵多配位碳超堿金屬化閤物、平麵多配位其它原子化閤物等。這些理論預測的平麵多配位碳化閤物結構新穎、成鍵獨特，對於推動化學鍵理論及平麵多配位碳化閤物研究有著重要意義。
這些研究成果凝結瞭很多人的辛勞，非常感謝我的碩士及博士生導師山西大學李思殿教授、翟華金教授、吳艷波教授及忻州師範學院任光明教授、苗常青副教授多年來的支持和幫助。全書的策劃和內容編排得到我博士後閤作導師董川教授的精心指導，在此錶示感謝。感謝山西省1331工程重點學科建設計劃、山西省高等學校科技創新項目（2017170）及中國博士後科學基金第61批麵上項目（2017M611193）對本書研究工作的大力支持和經費資助。
本書齣版得到瞭化學工業齣版社的大力支持，藉此機會錶示誠摯的謝意。
平麵多配位碳化閤物研究領域相當寬泛，新的理論和實驗成果層齣不窮，本書僅介紹瞭其中部分內容，可謂“管中窺豹，略見一斑”。由於作者水平和時間所限，書中不妥及疏漏之處，敬請專傢、學術同行和讀者朋友不吝指正。

郭謹昌
2017年10月
於忻州師範學院

《動態化學反應動力學導論》 圖書簡介 本書旨在為化學、物理學以及相關工程領域的研究者、研究生和高年級本科生提供一個全麵而深入的視角，理解和掌握化學反應的動態過程。不同於傳統側重於熱力學平衡的教材，《動態化學反應動力學導論》的核心在於揭示反應物如何轉化為産物，以及影響這一轉化速率的關鍵微觀機製。全書內容翔實，邏輯嚴謹，從基礎理論齣發，逐步深入到前沿的研究方法與應用。 第一部分：反應速率的微觀基礎 本部分首先迴顧瞭碰撞理論（Collision Theory）的經典框架，詳細闡述瞭反應截麵、平均碰撞頻率等概念，並引入瞭活化能（Activation Energy）的物理意義。重點討論瞭反應物分子內能量的重新分布，即能量如何集中到反應位點，從而剋服能壘。 隨後，本書將介紹過渡態理論（Transition State Theory, TST）。TST是現代化學動力學的基石之一。我們將詳細推導TST的基本方程，探討熱力學量（如吉布斯自由能、焓和熵）與反應速率常數之間的定量關係。特彆地，本書會深入分析如何從量子力學計算中提取反應物的構型信息和過渡態的結構參數，以精確預測宏觀反應速率。此外，對準平衡近似（Quasi-Equilibrium Approximation）的閤理性及其局限性進行瞭審視。 第二部分：溶液中反應的特殊性 溶液相反應由於溶劑分子的存在，其動力學行為遠比氣相復雜。本章將專門探討溶劑效應。 我們首先引入經典的反應坐標（Reaction Coordinate）概念，並詳細討論溶劑籠效應（Solvent Cage Effect），即溶劑分子如何限製反應物的擴散與碰撞頻率，從而影響反應速率。針對快速反應，本書將深入講解擴散控製反應（Diffusion-Controlled Reactions）和活化控製反應（Activation-Controlled Reactions）的判據及速率常數的確定方法。 接著，重點介紹介電弛豫（Dielectric Relaxation）與離子反應動力學。對於帶電反應物之間的反應，靜電相互作用和溶劑的極化效應至關重要。本書將應用 Debye-Smoluchowski 方程的修正形式，結閤布朗運動理論（Brownian Motion Theory），定量描述電荷轉移反應的速率常數如何依賴於溶劑的粘度和介電常數。 此外，對酸堿催化反應的動力學機製進行瞭細緻的剖析。不僅包括簡單的質子轉移反應，還涵蓋瞭更復雜的通用酸堿催化（General Acid-Base Catalysis），闡述瞭催化劑通過穩定過渡態或反應中間體來降低反應活化能的具體微觀過程。 第三部分：復雜反應網絡的動力學描述 在實際化學體係中，絕大多數反應並非簡單的單步反應，而是涉及一係列連續或平行的多步反應。本部分緻力於提供描述這些復雜體係的數學工具和近似方法。 穩態近似法（Steady-State Approximation, SSA）的原理、建立條件和應用範圍被詳盡闡述，並將其應用於酶促反應（如Michaelis-Menten動力學）和自由基鏈式反應的分析中。 對於涉及多個相互關聯步驟的反應，我們將引入平衡近似法（Equilibrium Approximation），並討論其與SSA的異同。對於快速、可逆的步驟，利用平衡假設可以大大簡化復雜的微分方程組。 本書特彆關注化學振蕩現象和分支鏈反應（Branching Chain Reactions）的動力學。通過分析自催化反應的非綫性特徵，解釋瞭如何從動力學方程中導齣振蕩解，並詳細討論瞭燃燒和爆炸過程中鏈式反應的起爆與終止機製。 第四部分：現代實驗技術與動力學研究 動力學研究的進步離不開先進的實驗技術。本部分聚焦於現代瞬態光譜學和激光誘導技術在反應動力學研究中的應用。 首先，對弛豫法（Relaxation Methods）進行瞭係統介紹，包括溫度、壓力和聲波弛豫技術，它們能有效地探測快速反應，尤其是那些發生在微秒到納秒時間尺度上的過程。 其次，重點闡述瞬態吸收光譜（Transient Absorption Spectroscopy）和飛秒/皮秒激光技術。本書詳細解釋瞭如何利用超快激光脈衝來“凍結”反應過程，實時觀測反應中間體（如激發態分子、自由基）的産生和衰減過程，從而直接獲得單步反應的速率常數和壽命。 此外，本書還涵蓋瞭自由基反應動力學的研究方法，包括光解誘導技術和化學氣相沉積（CVD）中的錶麵反應動力學，強調瞭如何通過控製反應條件（如溫度梯度、氣體組分）來解析復雜錶麵的活化能和吸附/脫附過程。 第五部分：從分子到宏觀：反應速率的量子效應 在反應速率的微觀層麵，量子力學效應不可忽視。本書最後一部分將探討對傳統過渡態理論的修正。 量子效應修正： 詳細討論瞭零點能（Zero-Point Energy, ZPE）對活化能的影響，特彆是在涉及到氫原子或重原子轉移的反應中。引入量子隧道效應（Quantum Tunneling Effect），闡述在低溫下，反應物分子穿過能壘而非翻越能壘的可能性，並提供計算隧道因子（Tunneling Factor）的實際方法。 勢能麵（Potential Energy Surface, PES）的構建與應用： 強調瞭理論化學計算（如密度泛函理論 DFT）在精確繪製PES上的關鍵作用。PES的不對稱性和鞍點（Saddle Point）的精確識彆是計算準確速率常數的前提。本書將探討如何利用計算化學結果來校正或替代實驗確定的動力學參數。 通過對這些先進主題的探討，《動態化學反應動力學導論》旨在為讀者構建一個堅實的、麵嚮前沿的反應動力學知識體係，使他們能夠從分子層麵理解化學變化的本質，並具備設計和解釋復雜化學過程的能力。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我的第一反應是它的封麵設計。它給我一種簡潔而又不失深度的視覺感受，仿佛一眼就能洞察到核心內容。雖然我還沒有深入閱讀，但僅僅是書名《平麵多配位碳化閤物理論研究》中的幾個關鍵詞，就足以引發我強烈的求知欲。《平麵》這個詞，讓我聯想到二維材料，比如石墨烯，但“多配位碳”又似乎比石墨烯更為復雜，它可能涉及的是一種全新的、尚未被廣泛認識的碳物質形態。我對“多配位”的構想尤為感興趣，這是否意味著碳原子能夠打破“八隅體規則”的束縛，形成更奇特、更豐富的化學鍵閤模式？這是否會開啓全新的材料設計思路，例如在催化、儲能、或者信息存儲等領域？ 我腦海中浮現的，是一幅幅精密的分子結構圖，它們在三維空間中以一種意想不到的方式排列，而又巧妙地被限製在一個平麵上。這本書的“理論研究”部分，我想象中會充斥著嚴謹的數學推導和精密的物理模型。我期待作者能夠帶領我，一步步地揭示這些新型碳化閤物的形成機理，它們的電子雲分布，以及它們為何能夠穩定存在。我希望書中能夠提供一些具體的理論模型，來解釋這些“平麵多配位”結構的能量學優勢，以及它們在熱力學和動力學上的穩定性。即使我對具體的計算方法不甚瞭解，我也希望能通過作者的解讀，理解其中的基本原理和邏輯。

評分☆☆☆☆☆

看到《平麵多配位碳化閤物理論研究》這個書名，我腦海中立刻閃過無數科學猜想。首先，“平麵”這個詞，就勾起瞭我對二維世界的聯想，諸如石墨烯等令人驚嘆的材料。然而，“多配位碳”的齣現，則將我的思緒引嚮瞭更深邃的未知領域。我無法想象，碳原子是如何能夠突破固有的成鍵模式，以“多配位”的方式與其他原子結閤，並且這一切又能奇跡般地維持在一個平麵上。這其中的電子排布、軌道雜化以及能量穩定性，必定是極其復雜的理論難題，也正是這些難題，纔讓本書的“理論研究”顯得尤為重要。 我個人非常期待能夠在這本書中，找到對這些“平麵多配位”碳化閤物的形成機理的深入闡述。這可能涉及到一些前沿的量子化學計算方法，用以模擬和預測這些奇異結構的電子雲分布、鍵能以及可能的反應路徑。我希望作者能夠以一種清晰且邏輯嚴謹的方式，引領讀者穿越復雜的理論迷宮，去理解這些新型碳結構存在的理論基礎。這本書的“理論研究”屬性，意味著它將是一場智力的挑戰，一次對碳化學極限的探索。

評分☆☆☆☆☆

單憑《平麵多配位碳化閤物理論研究》這個書名，就足以讓我在眾多化學書籍中注意到它。它的標題本身就仿佛一把鑰匙，開啓瞭通往未知的化學疆域的大門。“平麵”這個詞，讓人立刻聯想到二維世界的精妙，但“多配位碳”則在這一基礎上加入瞭顛覆性的元素。我猜想，書中會探討那些打破常規，突破現有碳化學認知的分子結構。我對“多配位”的理解，可能意味著碳原子不再局限於經典的四配位，而是能夠以一種更靈活、更豐富的形式與其他原子形成鍵。而將這一切限定在“平麵”上，則進一步增加瞭其獨特性和研究價值。 我期待書中能夠深入剖析這些新型碳化閤物的電子結構，是如何在平麵上實現多配位的。這其中一定涉及到一些精妙的軌道雜化理論，或者是全新的成鍵模型。我想象中，作者會運用嚴謹的理論推導，計算這些結構的能量，預測它們的穩定性，以及分析它們可能具備的獨特物理化學性質。這本書的“理論研究”性質，讓我預感到它將是一次思維的挑戰，帶領我深入理解原子和分子的微觀世界，去探索那些尚未被發現的化學可能性。我希望通過閱讀，能夠拓寬我對於碳化學的認知邊界。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《平麵多配位碳化閤物理論研究》本身就給我一種撲麵而來的學術氣息，讓人對接下來的閱讀充滿期待。作為一個對化學領域，尤其是前沿理論探索充滿好奇的讀者，我首先被這個“平麵多配位”的概念所吸引。它暗示瞭突破常規的碳原子成鍵方式，超越瞭我們熟知的sp, sp², sp³雜化，進入瞭一個可能更為奇特、更具挑戰性的領域。我猜想書中一定會深入探討這些新型碳化閤物的電子結構、幾何構型以及它們在理論上的可行性。我特彆期待能夠理解“多配位”究竟是如何實現的，碳原子是否能夠同時與多個其他原子形成鍵，並且這些鍵的分布又如何保持在同一個平麵上，這其中的能量學和動力學考量一定非常復雜。 書中對“理論研究”的強調，也讓我預感到這不會是一本充斥著實驗數據和具體閤成路綫的讀物。相反，它更像是一次智力上的冒險，帶領讀者遨遊在分子世界的抽象概念和計算模擬之中。我希望作者能夠用清晰的語言，將那些高度抽象的理論模型和復雜的數學公式解釋得通俗易懂，即使是對理論化學不是特彆精通的讀者，也能窺見其精髓。我想象中，書中可能會引入量子化學計算、密度泛函理論等先進的計算方法，來預測和分析這些碳化閤物的穩定性、反應活性以及可能的光譜性質。理解這些理論的邏輯推演過程，本身就是一種學習和提升。

評分☆☆☆☆☆

《平麵多配位碳化閤物理論研究》這個書名，給我一種非常“硬核”的科學探索感。它不像那些容易理解的科普讀物，而是直指化學研究的深處。我立刻被“平麵”和“多配位”這兩個關鍵詞所吸引。“平麵”這個概念，很容易讓人聯想到石墨烯之類的二維材料，它們在電子學和材料科學領域有著革命性的應用。但是，“多配位碳”的加入，則讓我對其産生瞭更大的好奇。我設想，這本書會探討一些打破常規碳化學理論的結構，碳原子可能不再是簡單的四配位，而是能夠以更復雜的鍵閤方式，並且這些結構又被限製在二維平麵上，這其中的化學原理一定非常有趣。 我猜想，書中會對這些新型碳結構進行深入的理論分析，可能涉及量子化學計算、分子軌道理論等等。我希望作者能夠以一種循序漸進的方式，解釋清楚這些理論的推導過程，以及它們如何被用來預測和理解這些“平麵多配位”碳化閤物的性質。我期待能夠瞭解到，是什麼樣的能量學和電子結構上的因素，使得這些“非傳統”的碳結構能夠穩定存在。這本書的“理論研究”導嚮，讓我對它充滿瞭期待，我認為它將為我打開一扇瞭解前沿化學理論研究的大門。