纳米与分子电子学手册 9787030314550 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美雷舍夫斯基，帅志刚，李启楷，朱道本 著

图书标签:

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030314550

商品编码：29863503715

包装：精装

出版时间：2011-06-01

图书基本信息
图书名称	纳米与分子电子学手册	作者	(美)雷舍夫斯基,帅志刚,李启楷,朱道本
定价	168.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030314550	出版日期	2011-06-01
字数		页码
版次	1	装帧	精装
开本	16开	商品重量	1.703Kg

内容简介

本书系统地论述了分子和纳电子技术的方方面面——涵盖基础理论，报道*进展，设计全新的解决方案，报道可能的技术，预测具有深远意义的发展，构想新的范式等。 全书由四大部分、共26章构成，内容丰富，各章节既包括坚实的基础理论又论述可行性技术，在覆盖面和实用性之间取得了较好的平衡。 　　本书可供分子和纳电子技术及其相关领域的科研工作者和大专院校师生参考使用。

作者简介

谢尔盖·雷舍夫斯基（S. E.Lyshevski），生于乌克兰基辅。1980年和1 987年在基辅理工学院分别获得电气工程专业的硕士和博士学位。1980～1993年，在基辅理工学院的电气工程系和乌克兰科学院任职。1989～1993年，担任乌克兰科学院微电子与机电系统部门主管。1993～2002年，在美国普渡大学电气与计算机工程系任副教授。2002年，作为电气工程教授加入到罗彻斯特理工学院。还在美国空军研究实验室和海军作战中心任正教授职位。撰写了多部纳米与微米方面的著作，发表期刊论文、会议论文以及手册章节合计逾300篇。目前的研究重点包括分子电子学、分子处理平台、纳米工程、认知系统、新型组织／体系架构、新型纳电子器件、可重构超高性能计算以及系统信息学等。在先进航天、电子、机电和海军系统的合成、设计、应用、验证和实现方面，作出了重要贡献。作过30余次和国际邀请报告，并担任《纳米与微米科学、工程、技术与医学》（Nano-andMicroscienc, Engineering, Technology, and Medicine）丛书的编委。

目录

《纳米科学与技术》丛书序 译者序 前言 第Ⅰ部分 分子与纳电子技术：器件级与系统级 　1 自组装单分子层的电学特性 　2 分子电子学计算技术 　3 单分子电子学：结论与展望 　4 碳衍生物 　5 纳米存储器与纳米处理器的系统级设计与模拟 　6 三维分子电子技术与用于信号和信息处理平台的集成电路 第Ⅱ部分 纳米尺度电子技术 　7 电子学中的无机纳米线 　8 纳电子器件中的量子点 　9 利用纳米级多孔氧化铝模板自组装纳米结构 　10 尖峰神经元的神经形态网络 　11 电子学迈向TSI时代——分子电子学及未来 　12 基于非可靠纳米器件的纳米架构的计算 第Ⅲ部分 生物分子电子技术与处理 　13 “G线”DNA的性质 　14 金属蛋白电子技术 　15 生物分子与半导体纳米环中非线性和空间离散导致的电荷输运与局域化中性激子的Aharonov-Bohm效应 　16 蛋白质光存储 　17 通过孤立波和过程进行的亚神经元信息处理 　18 微管和肌丝的电子及离子导电性，与细胞信号的关系及在生物电子学中的应用 第Ⅳ部分 分子与纳电子学：器件层次建模与模拟 　19 分子电子学的模拟工具 　20 分子电子学器件中的电流整流、开关和缺陷影响的理论 　21 分子电导问题的复杂性 　22 作为开放量子体系的纳米机电谐振子 　23 分子接触的相干电子输运：一个易处理的模型实例 　24 单分子性原理输运计算的骄傲、偏见和窘境 　25 分子电子器件 　26 STM诱导单分子表面反应的电子共隧穿模型 附录 缩略语 彩图

编辑推荐

本书是纳电子学学科在理论和技术方面的*完整和*的指南。它涵盖了基本概念、**进展、全新的解决方案以及具有深远意义的进步，呈现了可靠的基本理论、应用实验结果和技术，探讨了器件级和系统级实现的突破性解决方案，并共享本领域的知名专家获得的科研成果和发展的技术。

文摘

序言

《纳米与分子电子学手册》：开启微观世界的电子器件革命 序言 在二十一世纪的黎明，人类文明正以前所未有的速度迈向微观世界的探索与驾驭。从庞大的计算机到我们手中轻巧的智能设备，电子技术的飞跃式发展已深刻改变了生活的方方面面。而这背后，电子器件的微型化和性能提升是永恒的主题。传统的半导体技术已逐渐触及物理极限，材料的尺寸缩小带来了量子效应的挑战，也限制了集成度的进一步提升。正是在这样的背景下，纳米与分子电子学作为一门新兴的交叉学科，以前所未有的姿态闯入了科学家的视野，并迅速成为全球科技界瞩目的焦点。 《纳米与分子电子学手册》旨在全面、深入地梳理和呈现这一激动人心的领域。它不仅仅是一本简单的技术手册，更是一扇通往微观世界电子器件革命的大门，为读者打开了一个充满无限可能性的前沿科学图景。本书汇聚了来自全球顶尖科研机构的专家学者，他们以严谨的学术态度和深刻的洞察力，将各自在纳米材料、分子器件、量子效应、器件制备、理论模型、集成应用等方面的最新研究成果与深刻理解，系统地呈现在读者面前。 第一部分：基础理论与前沿概念 本书的起点，将带领读者深入理解纳米与分子电子学的基本原理。我们将从量子力学在纳米尺度下的独特表现出发，探讨诸如量子隧穿、量子尺寸效应、自旋电子学等对传统电子学产生颠覆性影响的关键概念。这部分内容将为读者构建坚实的理论基础，帮助理解为何我们能够以如此精细的尺度来操控电子的行为。 量子力学与纳米尺度效应： 深入解析普朗克常数、波粒二象性、海森堡不确定性原理在纳米尺度下的具体体现。例如，当材料尺寸缩小到纳米级别，其电子能带结构会发生显著变化，导致量子限制效应，如量子阱、量子线和量子点等，这些现象为设计新型电子器件提供了物质基础。 自旋电子学（Spintronics）： 探索电子的电荷和自旋的共同利用，超越传统的电荷输运机制。自旋电子学有望实现更高密度、更低功耗的存储和逻辑器件，例如巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）在硬盘磁头和MRAM（磁性随机存取存储器）中的应用。 分子电子学（Molecular Electronics）： 聚焦于利用单个分子或分子集合体作为电子器件的基本功能单元。这将涉及到分子能级、分子间的相互作用、电荷转移机制以及分子器件的搭建方法，如分子导线、分子开关和分子晶体管等。 拓扑电子学（Topological Electronics）： 介绍基于拓扑材料的电子学概念，如拓扑绝缘体和拓扑超导体。这些材料具有特殊的表面或界面态，对缺陷不敏感，为构建抗干扰、高稳定性的量子器件提供了新的途径。 第二部分：纳米材料与器件构建 理解了基础原理后，本书将聚焦于实现纳米与分子电子学器件的物质载体——新型纳米材料的特性及其在器件中的应用。我们将深入探讨各种具有独特电子学性质的纳米材料，以及如何通过先进的制备技术将其转化为功能器件。 碳纳米材料： 全面介绍石墨烯、碳纳米管（CNTs）及其衍生物的结构、电学特性、光学特性和力学性能。重点阐述它们作为高性能晶体管、导线、传感器和场效应器件的应用潜力。例如，石墨烯的高迁移率使其成为制作高速晶体管的理想材料，而碳纳米管的优异导电性和机械强度则适用于构建柔性电子器件。 二维（2D）材料： 深入探讨除了石墨烯之外的其他二维材料，如过渡金属硫化物（TMDs，例如MoS2, WS2）、黑磷（BP）、MXenes等。分析它们的层状结构、电子能带、激子效应以及在场效应晶体管（FETs）、光探测器、光伏器件和传感器等领域的应用。 量子点（Quantum Dots, QDs）： 讲解量子点的尺寸依赖性电子和光学特性，及其在显示技术（如QLED）、光伏电池、生物成像和量子计算中的应用。 金属纳米粒子与纳米线（Metal Nanoparticles and Nanowires）： 讨论金、银、铜等金属纳米粒子和纳米线的等离激元共振效应、表面增强拉曼散射（SERS）以及在传感、催化和电子互联中的作用。 有机半导体与共轭聚合物： 介绍有机材料在分子电子学中的应用，包括有机薄膜晶体管（OTFTs）、有机发光二极管（OLEDs）、有机光伏电池（OPVs）等。分析其分子结构与性能的关系，以及溶液加工和柔性电子的优势。 制备技术与表征方法： 详细介绍用于制备纳米与分子电子器件的关键技术，包括电子束光刻（EBL）、聚焦离子束（FIB）、原子层沉积（ALD）、化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）等。同时，也会涵盖各种先进的表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）、X射线衍射（XRD）以及各种光谱学和电学测量技术。 第三部分：器件设计、集成与应用 理论基础和材料构建是实现纳米与分子电子学的基石，而器件的设计、集成以及最终的应用，则是将这些前沿科学转化为实际生产力的关键。本书的这一部分将聚焦于如何将纳米与分子器件的功能发挥到极致，并探索它们在各个领域的广阔前景。 纳米晶体管与逻辑门： 深入探讨基于碳纳米管、二维材料和分子材料的新型晶体管的结构设计、工作原理、性能参数（如开关比、亚阈值摆幅、漏电流）以及电路设计。研究如何利用这些高性能晶体管构建超低功耗、超高密度逻辑电路。 存储器器件： 探讨各种基于纳米与分子材料的存储技术，包括电阻式随机存取存储器（RRAM）、铁电随机存取存储器（FeRAM）、相变存储器（PCM）以及基于自旋电子学的MRAM等。分析它们的读写机制、存储密度、读写速度、功耗和耐久性。 传感器与探测器： 介绍利用纳米材料和分子器件构建的高灵敏度、高选择性传感器，用于检测气体、化学物质、生物分子、光信号甚至电磁场。重点关注其工作机制、响应时间和检测限。 能量收集与转换器件： 探讨纳米与分子电子学在太阳能电池、热电发电机、压电能量收集器等领域的应用，以及如何利用纳米结构提高能量转换效率。 光电器件与显示技术： 详细介绍基于量子点、有机半导体等材料的新型LED、激光器、光电探测器和显示屏。分析其发光机理、色彩纯度、亮度、效率以及在下一代显示技术中的潜力。 生物电子学与医疗应用： 探索纳米与分子电子学与生物系统的交叉，例如用于生物传感、药物递送、基因测序、神经接口以及体内诊断和治疗的微型化、智能化电子器件。 量子计算与信息处理： 介绍将量子效应应用于信息处理的最新进展，包括量子比特的设计与实现、量子纠缠、量子门的构建以及通用量子计算机的潜在架构。 互联与封装技术： 探讨如何将数量庞大、尺寸极小的纳米与分子器件进行高效、可靠的互联和封装，以构建复杂的功能系统。这包括三维集成、异质集成以及新型封装材料和技术的研究。 结论与展望 《纳米与分子电子学手册》的最后一章将对当前领域的研究现状进行总结，并对未来的发展趋势进行展望。我们将讨论尚未解决的挑战，例如器件的稳定性和可靠性、大规模生产的可行性、功耗与集成度的进一步提升，以及如何将实验室的研究成果转化为商业化产品。同时，也将强调纳米与分子电子学作为一门高度交叉的学科，其发展离不开物理、化学、材料学、电子工程、计算机科学以及生物学等多个领域的紧密合作。 本书不仅是科研人员、工程师和技术开发者的必备参考书，也同样适合对前沿科学充满好奇的学生和爱好者。通过阅读本书，读者将能够深刻理解纳米与分子电子学所蕴含的巨大潜力，并为未来科学技术的进步贡献自己的力量。它将激励新一代的科学家和工程师，在微观世界中探索新的物理现象，设计革命性的器件，并最终为人类社会的发展带来更智能、更高效、更可持续的解决方案。 《纳米与分子电子学手册》所呈现的，是一个充满活力和创新精神的科学领域。它不仅是对现有知识的系统梳理，更是对未来科技发展方向的深刻洞察。我们相信，本书的出版将极大地推动纳米与分子电子学研究的深入发展，并加速这些前沿技术在各个领域的实际应用，最终改变我们的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象，便是其深厚的学术底蕴和前瞻性的研究视野。我一直对“量子计算”这个话题充满好奇，而纳米技术和分子电子学，无疑是实现量子计算的关键技术之一。书中是否会深入探讨，如何利用量子比特（qubits）来实现更强大的计算能力？我希望书中能够介绍量子比特的物理实现方案，例如利用超导电路、离子阱、量子点或者分子体系来构建量子比特。同时，我也期待书中能够阐述量子算法以及量子纠错的原理，这些都是实现大规模量子计算不可或缺的部分。除了量子计算，我也对书中关于“低功耗电子器件”的论述很感兴趣。随着电子设备的普及和智能化程度的提高，能源消耗已成为一个日益严峻的问题。纳米技术和分子电子学，通过减小器件尺寸、优化材料性能以及利用新的物理原理，为实现超低功耗的电子器件提供了可能。我希望书中能够介绍一些具体的低功耗器件设计理念和技术，例如负阻器件、铁电存储器以及利用热电效应的能量收集器件等。这些技术有望为移动设备、物联网以及可穿戴设备带来革命性的改变，使其更加节能和环保。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计，透露着一种沉稳而厚重的学术气息，封面的颜色搭配和字体选择，都给人一种专业、严谨的感觉，让我立刻感受到这是一部值得深入研读的学术专著。我尤其关注书中关于“纳米传感器”的章节。传感器是连接物理世界和信息世界的桥梁，而纳米技术赋予了传感器前所未有的灵敏度和选择性。我希望书中能够详细介绍各种纳米材料（如碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒、量子点等）如何被应用于构建高性能的化学传感器、生物传感器和物理传感器。例如，它们如何能够检测极其微量的气体分子、特定的生物标志物，或者测量极小的温度、压力变化。我期待书中能够提供具体的传感器设计案例，解释它们的工作原理，以及在环境监测、医疗诊断、食品安全等领域的应用前景。此外，对于“分子机器”的探讨，更是让我感到兴奋。如果能够将分子设计成能够执行特定功能的“机器”，那将是对微观世界的一次极致操控。书中是否会介绍如何设计和构建这些微型分子机器，例如，利用分子马达来驱动微型载体，或者利用分子开关来执行逻辑操作？这将是一个多么令人惊叹的科学壮举。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，本身就蕴含着一种探索未知的召唤力。我一直对“纳米制造技术”的最新进展充满关注，而这本书似乎能够为我提供一个全面的视角。我希望书中能够详细介绍各种先进的纳米制造技术，例如电子束光刻、聚焦离子束刻蚀、自组装技术、以及各种基于化学合成和生物工程的纳米制造方法。我尤其关心书中关于“3D纳米打印”的论述，这项技术能够以原子或分子的精度，构建出复杂的三维纳米结构，这对于制造微型化的三维器件和微流控芯片具有革命性的意义。我期待书中能够提供具体的3D纳米打印案例，解释其工作原理和应用前景。此外，我对书中关于“分子器件的可靠性与稳定性”的讨论也充满期待。将分子作为电子元件，其稳定性、可靠性以及长期运行能力是实现大规模应用的关键挑战。我希望书中能够深入分析导致分子器件失效的各种因素，例如环境影响、操作条件以及分子本身的化学稳定性等，并介绍科学家们是如何通过材料设计、器件结构优化和封装技术来提高其可靠性的。

评分☆☆☆☆☆

我带着一种近乎朝圣的心情翻开了这本书，脑海中充斥着对微观世界的无限遐想。纳米技术，这个词汇本身就充满了神秘感和未来感，它意味着我们正在解锁物质的全新维度，利用原子和分子的排列组合，创造出前所未有的材料和器件。我尤其关心书中对于“自组装”技术的介绍，这是一种多么神奇的能力，能够让纳米颗粒在预设的条件下，自行排列成复杂的结构，就像大自然中的生命体一样。这是否意味着未来我们可以通过简单的化学反应，就能“生长”出微电子器件？这对于降低制造成本、提高生产效率具有多么巨大的潜力。而分子电子学，更是将这种微观的控制推向了极致。我迫切想知道，如何才能像操控乐高积木一样，精确地控制单个分子的运动和相互作用，让它们承担起传递、处理和存储信息的任务。书中是否会提供具体的分子结构案例，分析它们的工作机制，例如，是否会介绍一些基于DNA、蛋白质或者其他生物分子构建的电子元件？我期待书中能够详细解释这些分子的电子特性是如何被利用的，以及在实际应用中会遇到哪些挑战，比如稳定性、信号传递的准确性等等。这不仅是科学的探索，更是一种艺术的创造，用最基本的物质单元，构建出复杂而精密的智能系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，简约而富有科技感，封面上“纳米与分子电子学手册”几个字，仿佛预示着这是一扇通往微观世界的大门。我一直对材料科学和电子工程交叉的领域抱有浓厚的兴趣，而纳米技术和分子电子学无疑是其中最前沿、最具挑战性的部分。想象一下，当电子元件的尺度缩小到纳米级别，甚至由单个分子构成时，那将带来怎样颠覆性的变化？我渴望在这本书中找到答案，了解那些在实验室里悄然发生的、可能重塑我们未来的科学探索。书中能否详细阐述纳米材料的制备工艺，以及它们在构建微型电子器件中的独特优势？比如，碳纳米管、石墨烯等材料，它们在导电性、强度和尺寸上的优势，如何被巧妙地应用于设计更小巧、更高效的电路？分子电子学更是让我着迷，用分子本身作为信息存储单元或逻辑门，这听起来就像科幻小说中的情节，但它又是真实存在的研究方向。我希望书中能深入剖析分子设计的基本原理，以及如何通过化学合成的方法，精确地构建出具有特定电子功能的分子。这需要对化学、物理和工程学有极高的跨界理解，而这本书，或许正是我寻求这种综合性知识的理想载体。总而言之，单从外观和书名，就激起了我强烈的阅读欲望，仿佛能感受到指尖触碰到那个微观世界的脉动。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节设置，似乎为我构建了一个清晰的学习路径。我特别留意了其中关于“纳米材料的表征技术”的章节。了解纳米材料的结构、形貌、组成和电子性质，是进行纳米与分子电子学研究的基础。我非常期待书中能够详细介绍各种先进的表征手段，例如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）以及各种光谱技术等，并解释它们在纳米材料研究中的具体应用和原理。这些技术能够帮助我们“看见”纳米世界，理解材料的微观结构如何影响宏观性能。此外，关于“分子电子器件的制造与集成”的章节，也让我充满了期待。将微观的分子或纳米结构，有效地集成到宏观的电子电路中，实现大规模生产，是实现纳米与分子电子学实际应用的关键瓶颈。书中是否会探讨相关的制造技术，例如光刻、电子束刻蚀、自组装技术以及新的3D打印技术等？我希望能够了解科学家们是如何克服这些技术难题，将实验室里的原型器件推向实际应用的。这其中的挑战是巨大的，需要跨越材料、物理、化学、工程等多个学科的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

在我初步浏览这本书时，我便被其严谨的科学体系和广阔的研究领域所吸引。我一直对“纳米材料在能源领域的应用”抱有浓厚的兴趣，而本书似乎能够为我提供一个全面的解决方案。我希望书中能够详细阐述，如何利用各种纳米材料，例如纳米颗粒、纳米线、纳米管、石墨烯等，来提高能源的产生、存储和利用效率。例如，在太阳能电池领域，纳米材料能够显著提高光电转换效率；在电池领域，纳米材料能够增加电极的比表面积，从而提高能量密度和充放电速率。我尤其期待书中关于“下一代电池技术”的探讨，例如，固态电池、锂硫电池、金属空气电池等，以及纳米材料在这些技术中的关键作用。同时，我也对书中关于“分子逻辑门”的介绍充满好奇。如果能够用分子构建出执行逻辑运算的单元，那么将有可能实现密度更高、功耗更低的计算设备。我希望书中能够详细解释，如何通过精确控制分子的电子特性来实现逻辑门的构建，以及它们在未来的计算体系结构中将扮演怎样的角色。这不仅仅是对计算能力的提升，更是对信息处理方式的颠覆。

评分☆☆☆☆☆

我对于书中关于“新型电子器件原理”的阐述，抱有一种非常期待的态度。纳米技术和分子电子学，正在催生一系列颠覆性的新型电子器件，它们将可能彻底改变我们对计算、存储和通信的认知。我特别关注书中对“自旋电子学”的介绍，这是一种利用电子的自旋信息来存储和处理信息的新兴领域。与传统的电荷电子学相比，自旋电子学具有低功耗、高速度和非易失性等优势，有望在下一代存储器件和逻辑器件中发挥重要作用。我希望书中能够深入浅出地解释自旋的产生、操控和探测机制，以及如何利用磁性纳米材料和分子材料来构建自旋电子器件。同时，我也对书中关于“生物电子学”的内容充满兴趣。将电子器件与生物系统相结合，能够实现更高效的药物输送、更精确的疾病诊断以及更先进的神经接口。我希望书中能够介绍如何利用生物分子（如DNA、蛋白质）的电子特性，或者开发与生物体相容的纳米材料，来构建与生物体交互的电子器件。这其中涉及到生物化学、分子生物学和电子工程的交叉，是一项充满挑战但前景广阔的研究方向。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本书时，首先映入眼帘的是其厚重的纸张和精美的印刷，这些细节都彰显了出版方的严谨和用心，更让我对接下来的阅读充满了期待。我对书中关于“纳米光电子学”的部分尤为感兴趣。纳米技术与光学、电子学的结合，正在催生一系列颠覆性的光电器件。我希望书中能够详细介绍，如何利用纳米材料（如等离激元纳米结构、光子晶体、量子点等）来操控光，从而实现高效的光探测、光发射和光存储。例如，我非常想了解等离激元纳米结构在增强光-物质相互作用方面的作用，以及如何利用它们来构建超灵敏的传感器和高效的太阳能电池。同时，我也关注书中关于“分子存储器”的进一步阐述。与传统的闪存技术相比，分子存储器具有极高的存储密度和潜在的低功耗特性。我希望书中能够揭示，如何通过精确地控制分子的构象变化或者电子状态来存储信息，以及在实际应用中会遇到哪些挑战，例如数据的可靠性、读写速度以及长期稳定性等。这不仅仅是技术的突破，更是对信息存储方式的一次深刻变革。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅这本书的初期，我被书中那种严谨而富有逻辑的科学论证方式所深深吸引。它不像那些通俗读物那样，仅仅停留在概念的介绍，而是深入到每一个技术细节的解析。我对于书中关于“量子效应在纳米电子学中的应用”的部分特别感兴趣。当器件尺寸缩小到纳米级别时，宏观世界中的经典物理规律似乎不再适用，而量子力学的影响变得愈发显著。书中是否会详细阐述，诸如量子隧穿、量子点、单电子效应等量子现象，是如何被利用来设计和制造下一代电子器件的？例如，量子点作为一种新兴的光电器件材料，其独特的荧光性质和可调谐的发射波长，在显示技术、太阳能电池和生物成像等领域展现出巨大的潜力。我希望书中能详细介绍量子点的制备方法、结构特点以及它们在不同应用中的具体实现方式。同时，我也关注书中对“分子开关”和“分子存储器”的探讨。用单个分子来控制电流的通断，或者存储单个比特的信息，这听起来是如此的不可思议，但却是分子电子学的核心目标。我希望书中能够揭示这些分子的工作原理，以及科学家们是如何通过精确的化学修饰和器件结构设计，来实现这些功能的。这是一种挑战人类极限的科学尝试，是对物质最微小尺度的深度探索。