納米與分子電子學手冊 (美)雷捨夫斯基,帥誌剛,李啓楷,硃道本 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美雷捨夫斯基，帥誌剛，李啓楷，硃道本 著

圖書標籤:

• 納米技術
• 分子電子學
• 電子學
• 材料科學
• 物理學
• 納米材料
• 微電子學
• 半導體
• 科學手冊
• 雷捨夫斯基

店鋪： 久點圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030314550

商品編碼：29658931550

包裝：精裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：納米與分子電子學手冊

定價：168.00元

作者：(美)雷捨夫斯基,帥誌剛,李啓楷,硃道本

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787030314550

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：1.703kg

編輯推薦

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　　本書是納電子學學科在理論和技術方麵的*完整和*的指南。它涵蓋瞭基本概念、**進展、全新的解決方案以及具有深遠意義的進步，呈現瞭可靠的基本理論、應用實驗結果和技術，探討瞭器件級和係統級實現的突破性解決方案，並共享本領域的知名專傢獲得的科研成果和發展的技術。

內容提要

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　　本書係統地論述瞭分子和納電子技術的方方麵麵——涵蓋基礎理論，報道*進展，設計全新的解決方案，報道可能的技術，預測具有深遠意義的發展，構想新的範式等。
全書由四大部分、共26章構成，內容豐富，各章節既包括堅實的基礎理論又論述可行性技術，在覆蓋麵和實用性之間取得瞭較好的平衡。
　　本書可供分子和納電子技術及其相關領域的科研工作者和大專院校師生參考使用。

目錄

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《納米科學與技術》叢書序
譯者序
前言
第Ⅰ部分 分子與納電子技術：器件級與係統級
　1 自組裝單分子層的電學特性
　2 分子電子學計算技術
　3 單分子電子學：結論與展望
　4 碳衍生物
　5 納米存儲器與納米處理器的係統級設計與模擬
　6 三維分子電子技術與用於信號和信息處理平颱的集成電路
第Ⅱ部分 納米尺度電子技術
　7 電子學中的無機納米綫
　8 納電子器件中的量子點
　9 利用納米級多孔氧化鋁模闆自組裝納米結構
　10 尖峰神經元的神經形態網絡
　11 電子學邁嚮TSI時代——分子電子學及未來
　12 基於非可靠納米器件的納米架構的計算
第Ⅲ部分 生物分子電子技術與處理
　13 “G綫”DNA的性質
　14 金屬蛋白電子技術
　15 生物分子與半導體納米環中非綫性和空間離散導緻的電荷輸運與局域化中性激子的Aharonov-Bohm效應
　16 蛋白質光存儲
　17 通過孤立波和過程進行的亞神經元信息處理
　18 微管和肌絲的電子及離子導電性，與細胞信號的關係及在生物電子學中的應用
第Ⅳ部分 分子與納電子學：器件層次建模與模擬
　19 分子電子學的模擬工具
　20 分子電子學器件中的電流整流、開關和缺陷影響的理論
　21 分子電導問題的復雜性
　22 作為開放量子體係的納米機電諧振子
　23 分子接觸的相乾電子輸運：一個易處理的模型實例
　24 單分子性原理輸運計算的驕傲、偏見和窘境
　25 分子電子器件
　26 STM誘導單分子錶麵反應的電子共隧穿模型
附錄 縮略語
彩圖

作者介紹

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謝爾蓋·雷捨夫斯基（S. E.Lyshevski），生於烏剋蘭基輔。1980年和1 987年在基輔理工學院分彆獲得電氣工程專業的碩士和博士學位。1980～1993年，在基輔理工學院的電氣工程係和烏剋蘭科學院任職。1989～1993年，擔任烏剋蘭科學院微電子與機電係統部門主管。1993～2002年，在美國普渡大學電氣與計算機工程係任副教授。2002年，作為電氣工程教授加入到羅徹斯特理工學院。還在美國空軍研究實驗室和海軍作戰中心任正教授職位。撰寫瞭多部納米與微米方麵的著作，發錶期刊論文、會議論文以及手冊章節閤計逾300篇。目前的研究重點包括分子電子學、分子處理平颱、納米工程、認知係統、新型組織／體係架構、新型納電子器件、可重構超高性能計算以及係統信息學等。在先進航天、電子、機電和海軍係統的閤成、設計、應用、驗證和實現方麵，作齣瞭重要貢獻。作過30餘次和國際邀請報告，並擔任《納米與微米科學、工程、技術與醫學》（Nano-andMicroscienc, Engineering, Technology, and Medicine）叢書的編委。

文摘

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序言

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《納米與分子電子學手冊》 一、 概述： 《納米與分子電子學手冊》是一本由（美）雷捨夫斯基、帥誌剛、李啓楷、硃道本等學者編著的，深入探討納米材料和分子尺度電子學前沿領域的權威性參考書籍。本書旨在為從事納米科學、材料科學、物理學、化學、工程學以及相關交叉學科的研究人員、工程師和學生提供一個全麵、係統、詳盡的知識體係。內容覆蓋瞭從基本原理、器件結構、製備技術到器件性能、應用前景等各個關鍵環節，是理解和掌握納米與分子電子學領域最新進展不可或缺的工具書。 二、 內容構成： 本書的內容編排嚴謹，邏輯清晰，圍繞納米與分子電子學的核心議題展開，共分為多個章節，每個章節都由該領域的頂尖專傢撰寫，確保瞭內容的深度和廣度。 第一部分：納米與分子電子學基礎 第一章：納米科學與納米技術的概述 本章首先界定瞭納米尺度（1-100納米）的概念及其在物理、化學、生物等領域的獨特性質。 詳細闡述瞭納米科學的核心思想，即在納米尺度下，材料會錶現齣與宏觀尺度截然不同的量子效應和錶麵效應。 迴顧瞭納米技術的發展曆程，從早期對納米材料的偶然發現到如今係統性的納米器件設計和製造。 重點介紹瞭納米材料的分類，包括零維（量子點）、一維（納米綫、納米管）、二維（納米片、石墨烯）和三維（納米顆粒、多孔納米結構）材料，並初步探討瞭它們在電子學領域的潛在應用。 強調瞭納米尺度下量子力學原理的重要性，如量子隧穿、量子限製等，這些是理解納米器件工作機製的基礎。 對納米尺度的錶麵積與體積比顯著增加所帶來的化學和物理特性的改變進行瞭深入分析，這直接影響瞭納米材料的導電性、催化性和傳感能力。 本章為後續章節的深入探討奠定瞭堅實的理論基礎，引導讀者理解為何納米尺度下電子學的研究具有革命性的意義。 第二章：分子電子學原理 本章聚焦於分子電子學這一更精細的尺度，即利用單個分子或少量分子的電子特性來構建電子器件。 詳細解釋瞭分子作為電子元件的基本單元，闡述瞭如何通過分子結構的設計來調控其電子傳輸特性，例如分子軌道、能級、共振隧穿等。 介紹瞭分子電子學中的關鍵概念，如分子導綫、分子開關、分子二極管等，並探討瞭實現這些功能所需的分子設計原則。 重點講解瞭分子電子器件的理論模型，包括Landauer-Büttiker公式等，用於描述電子在分子器件中的傳輸行為。 分析瞭分子自組裝技術在構建有序分子電子器件陣列中的作用，以及其在提高器件密度和性能方麵的潛力。 探討瞭量子化學計算在預測和設計分子電子器件中的重要性，如何利用計算模擬來優化分子結構和器件性能。 對比瞭分子電子學與傳統半導體電子學的異同，突齣分子電子學在器件小型化、功耗降低以及多功能集成方麵的獨特優勢。 本章為讀者理解如何將單個分子轉化為功能性的電子元器件提供瞭清晰的理論框架。 第三章：納米材料的電子學性質 本章深入研究瞭各類納米材料在電子學領域的關鍵性質。 金屬納米顆粒： 討論瞭錶麵等離激元共振、局域場增強效應及其在傳感、光電子器件中的應用。 半導體納米結構（量子點、納米綫）： 詳細闡述瞭量子限製效應如何改變半導體的能帶結構，導緻其光學和電學性質的尺寸依賴性，以及在LED、太陽能電池、晶體管中的應用。 碳基納米材料（碳納米管、石墨烯）： 深入分析瞭碳納米管獨特的金屬性或半導體性、高載流子遷移率以及石墨烯的狄拉剋錐結構、零帶隙特性，探討瞭它們在高性能晶體管、導電薄膜、傳感器等領域的潛力。 其他納米材料： 提及瞭諸如氧化物納米材料、二維過渡金屬硫化物（TMDs）等在電子學領域的研究進展和應用前景。 本章強調瞭理解不同納米材料的電子學特性對於設計和優化納米電子器件至關重要。 第二部分：納米與分子電子器件的製備與錶徵 第四章：納米電子器件的微納加工技術 本章係統介紹瞭實現納米與分子電子器件製造所需的關鍵技術。 光刻與電子束光刻： 詳細講解瞭傳統光刻技術在製造微米及亞微米尺度器件的應用，以及更高分辨率的電子束光刻技術在實現納米尺度圖案化中的作用和局限性。 納米壓印光刻（NIL）： 深入探討瞭NIL作為一種高通量、低成本的納米加工技術，其原理、優勢以及在製備周期性納米結構中的應用。 自組裝技術： 重點介紹瞭分子自組裝、納米顆粒自組裝等技術，它們能夠無需外部圖案化即可在基底上形成有序的納米結構，對於構建高密度、低成本的納米器件具有重要意義。 化學氣相沉積（CVD）與原子層沉積（ALD）： 闡述瞭這些薄膜生長技術在製備高質量納米材料（如納米綫、納米管、二維材料）和超薄介電層方麵的應用，對控製材料的成分、結構和形貌至關重要。 模闆法與刻蝕技術： 介紹瞭利用預設模闆引導納米結構生長，以及物理或化學刻蝕技術來定義器件結構的各種方法。 本章為讀者提供瞭實現納米與分子電子器件從概念到實物的技術路徑。 第五章：分子器件的構建策略 本章聚焦於如何將單個分子或分子層集成到電子器件中。 分子連接技術： 詳細討論瞭如何通過共價鍵閤、範德華力、π-π堆積等方式將分子固定在電極之間，實現有效的電子傳輸。 自組裝單分子層（SAMs）： 深入研究瞭SAMs在構築分子界麵、調控分子取嚮和密度方麵的作用，及其在分子電子學中的應用。 電化學閤成與組裝： 探討瞭利用電化學方法在電極錶麵生長和組裝分子結構的技術。 納米尺度電極的製備： 討論瞭如何製備能夠與單個分子進行有效耦閤的納米尺度金屬電極，如掃描隧道顯微鏡（STM）尖端誘導沉積、蒸發後修飾等。 分子功能化與集成： 介紹瞭如何通過化學修飾使分子具備特定的電子學或光學功能，以及如何將其集成到復雜的器件結構中。 本章提供瞭將分子作為核心功能單元構建電子器件的具體方法和思路。 第六章：納米與分子電子器件的性能錶徵 本章詳細介紹瞭用於評估納米與分子電子器件性能的關鍵錶徵技術。 電學輸運測量： 重點講解瞭在低溫、真空等極端條件下進行直流和交流電學輸運測量的方法，包括I-V特性麯綫、電導率測量、噪聲譜分析等。 掃描探針顯微技術（SPM）： 詳細闡述瞭掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）在納米尺度形貌觀察、錶麵電子態成像和局部電學測量中的應用。 光譜學技術： 介紹瞭拉曼光譜、紫外-可見吸收光譜、光緻發光光譜（PL）等技術在分析材料成分、結構和電子能級中的作用。 透射電子顯微鏡（TEM）與掃描電子顯微鏡（SEM）： 講解瞭它們在納米材料和器件的高分辨率形貌、結構和成分分析中的應用。 X射綫衍射（XRD）與X射綫光電子能譜（XPS）： 討論瞭它們在材料晶體結構、化學態和錶麵成分分析中的作用。 本章為讀者提供瞭評估和理解納米與分子電子器件性能的關鍵工具。 第三部分：納米與分子電子器件的應用 第七章：納米與分子晶體管 本章集中探討瞭利用納米材料和分子構建新型晶體管。 碳納米管場效應晶體管（CNFETs）： 詳細介紹瞭CNFETs的工作原理、性能優勢（高開關比、高速度、低功耗）以及在高性能邏輯電路中的潛力。 金屬氧化物半導體納米綫場效應晶體管（NWFETs）： 討論瞭NWFETs在低功耗、高靈敏度傳感應用中的優勢，以及其在健康監測和環境監測領域的應用前景。 石墨烯場效應晶體管（GFETs）： 分析瞭GFETs的高載流子遷移率以及零帶隙帶來的挑戰與機遇，重點介紹瞭其在射頻器件、透明導電薄膜等方麵的應用。 分子開關晶體管： 探討瞭利用分子構象變化或電子態改變來實現開關功能的分子晶體管，及其在信息存儲和邏輯運算方麵的潛力。 新型納米材料晶體管： 提及瞭基於二維TMDs、有機半導體等的新型晶體管研究進展。 本章展示瞭納米與分子技術在下一代計算器件方麵的巨大潛力。 第八章：納米與分子存儲器 本章深入研究瞭利用納米結構和分子實現信息存儲的技術。 電阻式隨機存取存儲器（ReRAM）： 重點介紹瞭基於氧化物納米材料、相變材料等構建的ReRAM器件，其工作原理、高密度、低功耗和非易失性特點。 分子存儲器： 探討瞭利用分子在不同氧化還原態或構象狀態下的電學性質差異來實現存儲功能，包括單分子存儲器和分子陣列存儲器。 磁性納米結構存儲器： 討論瞭利用磁性納米顆粒或磁性隧道結（MTJ）構建的自鏇電子存儲器，如MRAM。 電荷陷阱存儲器： 介紹瞭利用納米材料（如量子點、納米顆粒）作為電荷陷阱實現存儲的原理。 本章勾勒瞭未來高密度、高速度、低功耗存儲器件的發展方嚮。 第九章：納米與分子傳感器 本章重點關注納米與分子電子學在傳感領域的應用。 化學傳感器： 介紹瞭利用納米材料（如納米綫、石墨烯）對特定氣體、液體分子進行高靈敏度檢測的原理，如氣敏傳感器、生物傳感器。 生物傳感器： 詳細闡述瞭如何將生物分子（如DNA、抗體、酶）與納米結構集成，實現對生物標誌物的精確檢測，在疾病診斷、藥物研發等領域的應用。 光學傳感器： 探討瞭利用納米材料的光學特性（如等離激元共振、熒光）實現光信號檢測和轉化的傳感器。 機械傳感器： 介紹瞭基於納米材料形變或應力敏感性實現的壓力傳感器、應變傳感器等。 壓力和應力傳感器： 討論瞭納米材料在檢測物理量方麵的敏感性和響應速度。 本章展示瞭納米與分子技術在環境監測、醫療健康、食品安全等領域的廣闊應用前景。 第十章：納米與分子光電子學 本章探討瞭納米與分子電子學在光與電子相互作用領域的應用。 有機發光二極管（OLEDs）： 介紹瞭基於有機小分子和聚閤物的OLEDs，以及其在顯示技術和照明領域的應用。 量子點發光二極管（QLEDs）： 詳細討論瞭量子點的優異發光性能（高色純度、高亮度）及其在下一代顯示技術中的應用。 太陽能電池： 重點介紹瞭基於納米材料（如量子點、納米綫、有機半導體）的新型太陽能電池，包括染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池（OSC）和量子點太陽能電池（QDSC），以及它們提高能量轉換效率的策略。 光電探測器： 探討瞭如何利用納米結構和分子實現高效的光信號探測。 納米光子器件： 介紹瞭將納米材料集成到光波導、光開關等光子器件中，實現光電信號的轉換和處理。 本章展示瞭納米與分子技術在能源、通信和顯示領域的革命性潛力。 第四部分：挑戰與未來展望 第十一章：納米與分子電子學的挑戰與機遇 本章客觀分析瞭納米與分子電子學當前麵臨的主要挑戰，包括： 器件的可重復性與穩定性： 如何確保大規模生産下器件性能的一緻性和長期穩定性。 集成與互聯： 如何將納米與分子器件有效地集成到現有電子係統中，並實現高效的互聯。 功率管理與散熱： 納米器件的高密度集成可能帶來功率密度和散熱問題。 製造成本與規模化生産： 如何降低製造成本，實現大規模、低成本的産業化。 物理極限與新原理探索： 進一步突破傳統電子學的物理極限，探索全新的工作原理。 同時，也指齣瞭巨大的發展機遇： 超低功耗器件： 為實現物聯網、移動計算等提供技術支持。 高性能計算： 推動計算能力的指數級增長。 智能化傳感器： 構建更強大、更普及的感知網絡。 新型功能材料： 拓展材料科學的邊界。 交叉學科融閤： 促進物理、化學、生物、工程等領域的深度融閤。 本章對該領域未來的發展方嚮進行瞭前瞻性的預測。 第十二章：納米與分子電子學的未來發展趨勢 本章展望瞭納米與分子電子學的未來發展方嚮，包括： 超越摩爾定律的計算： 探索非馮·諾依曼架構、類腦計算、量子計算等新範式。 自鏇電子學與量子計算： 利用電子的自鏇自由度實現信息存儲和計算，以及探索量子比特的實現。 生物電子學與健康監測： 將電子器件與生物係統更緊密地結閤，實現個性化醫療和健康管理。 可穿戴與柔性電子： 製造可彎麯、可拉伸的電子器件，實現與人體、服裝的無縫集成。 能源收集與轉換： 開發更高效、更清潔的能源技術。 人工智能與大數據： 為人工智能算法提供強大的硬件支撐，加速大數據分析。 單分子電子學研究的深化： 進一步理解和操控單分子的電子行為，實現更精密的控製。 本章為讀者描繪瞭一個充滿無限可能的未來圖景。 三、 特點與價值： 權威性： 由多位國際知名專傢共同編著，內容經過嚴格審閱，具有極高的學術價值和參考價值。 全麵性： 涵蓋瞭納米與分子電子學的理論基礎、製備技術、器件應用以及未來展望，為讀者提供瞭一個完整的知識圖譜。 前沿性： 緊跟領域最新研究動態，介紹瞭許多最新的科學發現和技術進展。 係統性： 內容結構清晰，邏輯嚴謹，循序漸進，便於讀者理解和學習。 實踐性： 提供瞭大量的實驗技術和器件設計思路，對於指導實際研究具有重要意義。 四、 目標讀者： 本書是納米科學、材料科學、物理學、化學、電子工程、生物醫學工程等領域的研究人員、博士後、研究生以及對納米與分子電子學感興趣的高年級本科生。它也將為相關領域的工程師和行業決策者提供寶貴的參考信息。 五、 總結： 《納米與分子電子學手冊》是理解和掌握納米與分子電子學這一顛覆性技術領域的必讀書籍。它不僅為研究人員提供瞭深入的理論知識和實用的技術指導，更為未來的技術創新和産業發展指明瞭方嚮，是推動下一代電子學革命的關鍵工具。

評分☆☆☆☆☆

拿起這本書，首先吸引我的是它近乎百科全書式的詳盡程度。我特彆關注的是分子器件的穩定性與可靠性這一章，這直接關係到未來商業化應用的可能性。這本書在這部分的處理方式非常務實，它沒有停留在美好的理論設想上，而是直麵瞭在實際操作中遇到的那些令人頭疼的“鬼故事”——比如接觸電阻的巨大波動、界麵缺陷的隨機性以及環境因素的乾擾。作者們列舉瞭大量的實驗案例，對比瞭不同鈍化技術和封裝策略的效果，這對我優化我們實驗室的器件測試流程提供瞭立竿見影的指導。我記得有一小節專門討論瞭電化學閤成法製備特定功能化分子的最新進展，其詳細的操作步驟和參數範圍描述，幾乎可以讓我直接拿來復現實驗。這種從宏觀理論到微觀操作的無縫銜接，體現瞭作者團隊深厚的工程實踐經驗，這本書與其說是一本“手冊”，不如說是一份凝聚瞭數十年科研智慧的“操作指南”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在材料科學領域摸爬滾打的研究者，我通常對那些被過度宣傳的“熱門”領域持謹慎態度。然而，《納米與分子電子學手冊》卻以一種近乎冷靜甚至略帶批判性的口吻，解構瞭當前分子電子學領域中的一些“炒作”。它沒有把分子導綫描述成萬能的替代品，而是清晰地指齣瞭在室溫下實現穩定、可控的量子計算所需的分子結構設計難度是何等巨大。書中對“缺陷工程”的探討尤為深刻，它揭示瞭在納米尺度上，一個原子級彆的錯誤如何可能導緻整個器件性能的災難性後果。這種嚴謹的科學態度，讓我對這本書的權威性更加信服。它提供的是一份寫給認真學者的、不打摺扣的知識體係，需要讀者投入大量的時間和精力去消化，但迴報是巨大的——一種紮根於基礎物理學的、對未來技術發展趨勢的深刻洞察力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量，坦白說，在某些章節略顯陳舊，這可能與它的成書年代和翻譯背景有關。但是，內容上的豐富程度完全彌補瞭視覺體驗上的小瑕疵。我個人特彆欣賞作者在闡述復雜概念時所采用的類比和比喻。例如，他們在解釋範德華力在二維材料堆疊中的作用時，用瞭一個非常生動的“魔術貼”的比喻，一下子就把原本抽象的物理作用具象化瞭。這對於我們這些需要不斷嚮新入門學生講解這些前沿概念的人來說，是極大的幫助。而且，書中的參考文獻引用非常考究，幾乎每一頁都有細小的腳注指嚮經典文獻和最新突破，這使得讀者在深入閱讀某個特定主題時，可以非常方便地追溯源頭，進行更深層次的學術探究，避免瞭信息繭房的睏擾。這本書的結構安排也十分閤理，章節之間層層遞進，從基礎物理到器件物理，再到前沿應用，邏輯鏈條清晰有力。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書最大的價值，不在於它羅列瞭多少已知的“事實”，而在於它對未來研究方嚮的深刻預判和潛在挑戰的坦誠剖析。在關於自鏇電子學在分子尺度實現的前景分析中，作者們並沒有過度樂觀，而是明確指齣瞭當前自鏇操控效率低下、相乾時間過短等核心瓶頸，並提齣瞭一些看似大膽但邏輯嚴密的理論突破口。這讓我意識到，閱讀學術著作不應該隻是為瞭“學習已知”，更重要的是去理解“未知”和“睏難所在”。這本書的視角是全球性的，它不僅關注歐美實驗室的進展，也相當關注亞洲地區，特彆是我們在石墨烯和二維異質結研究上的獨特貢獻。這種開放和包容的研究視野，讓人感到自己所處的領域是多麼的充滿活力和全球協作性。它激發瞭我跳齣現有研究框架，去思考那些尚未被解決的、更具顛覆性的問題。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的《納米與分子電子學手冊》的封麵設計就帶著一股濃厚的學術氣息，那種深沉的藍色和嚴謹的字體排布，讓人一看就知道這不是一本輕鬆的讀物。我當時是帶著一種朝聖般的心情去翻開它的，期望能在其中找到解決我目前研究瓶頸的關鍵鑰匙。說實話，初次涉獵那些復雜的能帶結構圖和量子隧穿效應的數學推導時，我感到瞭一陣強烈的眩暈。那些公式的密度和抽象程度，對於非專業背景的讀者來說，簡直就是一堵高牆。但當我耐下心，藉助一些基礎的半導體物理知識去硬啃下去時，纔逐漸體會到作者們構建知識體係的精妙之處。他們似乎不遺餘力地想把這個前沿領域的所有重要分支都囊括進來，從材料的製備工藝到器件的實際應用，每一個環節都試圖提供一個紮實的理論基礎和前沿的實驗進展報告。特彆是關於單分子器件的理論建模部分，那段論述的深度和廣度，即便在頂級期刊的綜述文章中也難得一見，它不是簡單的信息堆砌，而是帶著強烈的作者個人洞察力的係統梳理，讀完之後，對整個領域的脈絡有瞭前所未有的清晰認知。