中外物理学精品书系·引进系列（10）：传感器应用中的有机半导体（影印版） [Organic Semiconductors in Sensor Applications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 贝尔纳茨（D.A.Bernards），[美] 欧文斯（R.M.Owens），[美] 马利亚拉斯（G.G.Malliaras） 编

图书标签:

• 传感器
• 有机半导体
• 物理学
• 材料科学
• 电子学
• 应用物理
• 半导体器件
• 影印版
• 中外物理学精品书系
• 引进系列

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301216613

版次：1

商品编码：11163534

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系·引进系列：10

外文名称：Organic Semiconductors in Sensor Applications

开本：16开

出版时间：2012-12-01

用纸：胶版纸

页数：287###

内容简介

　　《中外物理学精品书系·引进系列（10）：传感器应用中的有机半导体（影印版）》内容丰富，涵盖面广，可读性强，其中既有对我国传统物理学发展的梳理和总结，也有对正在蓬勃发展的物理学前沿的全面展示；既引进和介绍了世界物理学研究的发展动态，也面向国际主流领域传播中国物理的优秀专著。

内页插图

目录

1 Water Soluble Poly（fluorene） Homopolymers and Copolymers for Chemical and Biological Sensors
1.1 Introduction
1.2 General Structures and Properties
1.2.1 Design, Synthesis, and Structural Properties
1.2.2 Optical Properties
1.3 Signal IYansduction Mechanisms in Sensors
1.4 Chemo- and Biosensor Applications
1.4.1 DNA Sensors
1.4.2 RNA Sensors
1.4.3 Protein Detection
1.4.4 Glucose Sensors
1.4.5 Detection of Other Small Molecules
1.5 Heterogeneous Platforms
1.6 Summary and Outlook
References

2 Polyelectrolyte-Based Fluorescent Sensors
2.1 Generallntroduction
2.1.1 Amplified Fluorescence Quenching
2.1.2 General Sensor Schemes： Bioassays Based on Quenchl Unquench
2.2 Enzyme Activity Assays
2.2.1 Assay Formats and Types
2.2.2 Proteolytic Enzyme Assays Using Conjugated Polyelectrolytes
2.2.3 Phospholipase Assays Using Conjugated Polyelectrolytes
2.2.4 Assays Based on "Frustrated Super-Quenching"
2.2.5Supramolecular Self-Assembly and Scaffold Disruption/Destruction Assays
2.2.6 Cyanines and Supra-Molecular Self-Assembly
2.2.7 Cyanine Chemistry
2.2.8 Glycosidases and Scaffold Disruption/Destruction Assay
2.3 Conjugated Polyelectrolyte Surface-Grafted Colloids
2.4 Summary and Conclusions.
References

3 Structurally Integrated Photolununescent Chemical and Biological Sensors： An Organic Light-Emitting Diode-Based Platform
3.1 Introduction
3.1.1 Photoluminescence-Based Sensors
3.1.2 Structurally Integrated OLED/Sensing Component Modules
3.1.3 Structural Integration of the OLED Array/Sensing Film
3.2 Single Analyte Monitoring
3.2.1 Gas-Phase and Dissolved Oxygen
3.2.2 Enhanced Photoluminescence of Oxygen-Sensing Films Through Doping with Titania Particles [70]
3.2.3 Glucose
3.2.4 Hydrazine （N2H4）
3.2.5 Anthrax Lethal Factor （LF） .
3.3 Advanced Sensor Arrays
3.3.1 OLED-Based Multiple Analyte Sensing Platform
3.3.2 Extended Structural Integration： OLED/Sensing ComponentlPhotodetector Integration
3.4 Future Directions.
3.4.llmproved OLEDs
3.4.2 Sensor Microarrays
3.4.3 Autonomous Field-Deployable Sensors for Biological Agents
3.5 Summary and Concluding Remarks
References

4 Lab-on-a-Chip Devices with Organic Semiconductor-Based Optical Detection
4.1.1 Microfluidics and Lab~on-a-Chip
4.1.2 Detection Problem at the Microscale
4.2 Fabrication
4.2.1 Microfiuidic Systems
……

5 Solid-State Chemosensitive Organic Devices for Vapor-Phase Detection
6 Detection of Chemical and Physical Parameters by Means of Organic Field-Effect lYansistors
7 Performance Requirements and Mechanistic Analysis of Organic Transistor_Based Phosphonate Gas Sensors
8 Electrochemical Transistors for Applications in Chemical and Biological Sensing
9 PEDOT：PSS-Based Electrochemical IYansistors for Ion-to-Electron rlyansduction and Sensor Signal Amplification
Index

前言/序言

智器的脉搏：传感器技术革新与有机半导体材料的未来图景 在日新月异的科技浪潮中，传感器作为感知世界、洞察万象的“眼睛”与“触角”，其重要性日益凸显。从智能家居的细微环境监测，到工业生产的精准控制，再到医疗诊断的微观分析，传感器无处不在，驱动着现代社会的智能化进程。而在这场技术革新的背后，一种轻盈、柔韧且性能卓越的材料正崭露头角，悄然改变着传感器的设计与应用边界——那便是有机半导体材料。 本书并非直接阐述“中外物理学精品书系·引进系列（10）：传感器应用中的有机半导体（影印版）”的具体内容，而是意在拓展并深入探讨有机半导体在传感器技术领域的广阔前景、关键技术突破及其对未来社会产生的深远影响。我们将从传感器技术的基本原理出发，逐层剥离其核心需求，然后聚焦于有机半导体材料所能提供的独特优势，最终描绘出它们如何在下一代智能感知系统中扮演至关重要的角色。 传感器：连接物理世界与数字世界的桥梁 传感器，顾名思义，是一种能够感知特定物理量（如温度、压力、光、湿度、化学成分等），并将其转化为电信号或其他可用信息输出的设备。其核心在于“转换”，即能量或信息的转化过程。一个理想的传感器应具备高灵敏度、高选择性、快速响应、良好的稳定性和长期可靠性。 传统传感器广泛采用无机材料，如硅、锗、金属氧化物等。这些材料在许多应用中表现出色，但也存在一些固有的局限性。例如，许多无机传感器加工成本高昂，需要高温、高真空环境；其刚性结构限制了在柔性、可穿戴设备中的应用；某些对特定化学物质的传感灵敏度不足，且在批量生产上面临挑战。 有机半导体：材料科学的创新力量 与传统的无机半导体不同，有机半导体是由具有共轭π电子体系的小分子或高分子构成。它们具有以下一系列独特的优势，使其在传感器领域展现出巨大的潜力： 工艺简单，成本低廉： 有机半导体材料可以通过溶液法（如旋涂、喷墨打印、卷对卷印刷等）进行加工，这大大降低了生产成本，并使得大面积、低成本的传感器阵列成为可能。 柔性与可拉伸性： 其分子结构的柔韧性使得有机半导体薄膜可以弯曲、折叠甚至拉伸，为可穿戴电子产品、柔性显示屏、健康监测贴片等应用打开了新的大门。 可调控的电子与光学性能： 通过化学结构的设计与合成，可以精确调控有机半导体的能带结构、载流子迁移率、吸收与发射光谱等，从而实现针对特定传感需求的定制化性能。 生物相容性： 许多有机半导体材料具有良好的生物相容性，这为生物医学传感，如葡萄糖监测、DNA检测、药物递送等提供了基础。 环境友好： 相较于一些有毒的重金属，有机半导体材料通常更为环保，符合可持续发展的理念。 有机半导体在传感器应用中的多维度探索 基于上述优势，有机半导体材料正在深刻地重塑着各种类型的传感器技术： 1. 有机光电探测器与图像传感器： 有机半导体材料的光吸收特性使其成为制造高效光电探测器的理想选择。通过优化材料的能带结构和器件的堆叠方式，可以实现对可见光、近红外光乃至紫外光的灵敏响应。这使得在低成本、大面积的图像传感器、背光模组、光通信接收端等方面具有广泛应用前景。例如，柔性有机光电探测器阵列可以集成到曲面屏幕、服装或医疗设备上，实现更灵活的光信号采集。 2. 有机化学传感器与气体传感器： 有机半导体的分子结构使其易于与特定气体或化学物质发生相互作用，从而引起其电学或光学性质的变化。这种相互作用可以表现为载流子浓度的改变（导电性变化）、能级跃迁的改变（荧光或吸收光谱变化）等。通过设计具有特定识别位点的有机分子，可以实现对氨气、氮氧化物、挥发性有机化合物（VOCs）、甚至特定生物标志物的高选择性、高灵敏度检测。这对于环境监测、食品安全检测、工业过程控制以及医疗诊断都具有重要意义。 3. 有机生物传感器： 有机半导体材料的生物相容性和易于功能化的特性，使其成为构建新型生物传感器的理想平台。例如，通过将特定的生物识别分子（如抗体、酶、DNA探针）固定在有机半导体表面，可以构建能够特异性识别并响应目标生物分子的传感器。这类传感器可用于血糖监测、疾病诊断、药物筛选、环境微生物检测等。其柔性化设计也使得可穿戴式生物传感器成为可能，实现连续、无创的健康监测。 4. 有机温度传感器与压力传感器： 有机半导体材料的电学性能往往对温度和压力非常敏感。通过精确控制材料的分子结构和薄膜形貌，可以设计出具有高灵敏度和快速响应的有机温度传感器和压力传感器。这些传感器可以集成到柔性电子设备中，用于监测人体体温、监测结构应力、或作为新型触觉反馈系统的一部分。 5. 有机电化学传感器： 有机半导体在电化学领域也发挥着重要作用。其良好的导电性和易于表面修饰的特性，使其成为构筑高效电极材料的优选。在电化学传感器中，有机半导体可以作为催化剂载体，或直接参与氧化还原反应，从而实现对各种离子、分子信号的检测。例如，在燃料电池、电池监测、以及电化学免疫分析等领域，有机半导体都展现出巨大的潜力。 未来展望：智能时代的新一代感知体系 有机半导体材料凭借其独特的优势，正以前所未有的速度推动着传感器技术的边界拓展。未来的传感器系统将不再是冰冷、僵硬的硅基器件，而将是轻盈、柔韧、可穿戴、甚至可降解的智能感知网络。 万物互联的感知触角： 随着物联网（IoT）的飞速发展，海量设备的连接与交互需要海量的传感器。有机半导体的低成本、大面积打印能力将使得传感器部署的经济性大大提高，从而构建起更密集、更全面的感知网络。 无创、连续的健康监测： 柔性、可穿戴的有机生物传感器将彻底改变医疗健康领域。从腕带式血糖监测，到皮肤贴片式心电图记录，再到可植入的体内传感器，它们将实现对个体健康数据的实时、无创、连续的监测，为疾病的早期预警和个性化治疗提供强有力的支持。 智能环境的精细感知： 在智慧城市、智能家居领域，有机化学传感器将成为环境质量监测的关键。它们可以实时监测空气污染物、水质、土壤健康状况，并对环境变化做出快速响应，构建更安全、更健康的生活与工作环境。 人机交互的革新： 柔性有机传感器能够感知形变、压力，甚至生物电信号，这将为新一代人机交互界面提供可能。例如，能够感知用户手势的柔性键盘、能够理解用户情绪的智能服装，都将因有机传感器的发展而成为现实。 然而，有机半导体在传感器领域的应用仍面临挑战，例如其长期稳定性、载流子迁移率与无机半导体的差距、以及大规模生产的标准化等问题。但随着材料科学、器件物理、以及制造工艺的不断进步，这些挑战正在逐步被克服。 总而言之，有机半导体材料为传感器技术注入了新的活力，预示着一个更加智能、更加互联的未来。它们不仅仅是材料的革新，更是感知方式的革命，将深刻影响我们与物理世界互动的方式，并最终塑造一个更加美好的智能化社会。深入理解有机半导体在传感器领域的最新进展与未来趋势，对于把握科技发展脉搏、引领创新方向具有至关重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感觉是，它似乎是一份详尽的研究报告的集合，充满了严谨的学术论调。我一直在思考有机半导体材料的独特性如何体现在传感器设计中，比如它们的可溶液加工性、低成本的制造方式以及在柔性基底上的应用潜力。我非常希望这本书能够深入探讨这些方面，并提供具体的理论支持和实验证据。我希望书中能够详细介绍不同类型的有机半导体材料，比如小分子有机半导体和聚合物有机半导体，它们在传感器应用中各自的优势和局限性。更重要的是，我期待书中能够对有机半导体传感器的工作原理进行细致的阐述，例如电荷产生、传输、收集以及与待测物的相互作用过程。对于“应用”这一主题，我非常想了解书中是否涵盖了有机半导体在各种传感器领域的实例，比如用于环境监测的有机气体传感器、用于医疗诊断的生物传感器，或者是用于智能包装的压力传感器等等。如果能有关于器件的性能优化和稳定性方面的讨论，那就更令人欣喜了。

评分☆☆☆☆☆

最近终于拿到了这本《传感器应用中的有机半导体（影印版）》，虽然只是匆匆翻阅，但第一印象是相当的“厚重”。从它的书名就能看出，这是一本专注于特定领域的专业书籍，对于我这种初涉有机半导体应用领域的读者来说，确实是一个挑战。拿到手沉甸甸的，里面的内容一定是干货满满。我特别期待它能在有机半导体材料的特性、不同类型传感器的工作原理以及它们在实际应用中的案例分析方面，提供深入的讲解。书的排版是影印版，虽然少了些现代排版的舒适感，但那种原汁原味的研究气息反而更加浓厚，仿佛能感受到作者当年严谨的治学态度。我希望这本书能够循序渐进地介绍概念，从基础的分子结构和能级理论讲起，然后逐步过渡到器件的制备、表征以及性能优化。尤其是在传感器这一具体应用场景下，它如何将有机半导体的独特优势——比如柔韧性、低成本制备、可溶液加工等——发挥到极致，这才是吸引我的地方。我想了解的不仅仅是理论，更是这些理论如何指导实际的传感器设计和制造。这本书能否解答我关于有机半导体在环境监测、生物传感、可穿戴设备等领域应用的困惑，这一点我非常关注。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到这本书的时候，我最直观的感受就是它的“专业性”。书页泛黄，字迹印刷清晰，一看就是一本经过时间沉淀的书籍。我对有机半导体在传感器领域的应用一直很感兴趣，特别是它们在柔性电子、物联网设备等方面的潜力。我希望这本书能够提供一个系统性的框架，让我能够理解有机半导体材料本身的一些基本性质，比如它们的光电特性、载流子迁移率、以及如何通过化学结构的设计来调控这些性质。更重要的是，我迫切想知道这些材料是如何被转化为实际的传感器器件的，比如在制备工艺上有什么特别之处，以及在器件的性能表征上需要关注哪些关键参数。书中会不会详细介绍不同种类的有机半导体传感器，例如有机光电探测器、有机薄膜晶体管（OTFT）作为传感器的应用、以及有机气体传感器等，并且对这些传感器的灵敏度、选择性、响应时间和稳定性等关键指标进行深入的讨论？如果书中能提供一些实际的案例分析，结合具体的应用场景，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它像一位经验丰富的老师，用一种非常扎实、不回避细节的方式来传授知识。打开封面，扑面而来的就是密密麻麻的公式和图表，这让我知道，它绝非一本浅尝辄止的书籍。我很想了解书中是如何详细解析有机半导体材料的能带结构、电荷传输机制以及它们如何与外部信号相互作用，从而实现传感功能的。例如，书中会不会深入探讨有机半导体的激子动力学、界面效应以及掺杂对器件性能的影响？对于“传感器应用”这一具体方向，我期望看到书中能够详尽地剖析不同类型的有机半导体传感器，比如光电传感器、气敏传感器、生物传感器等，并分析它们各自的优势、劣势以及适用的具体场景。我特别希望书中能够提供一些具体的器件结构设计示例，以及在实际应用中遇到的挑战和解决方案。此外，作为一本引进版，它所包含的研究成果是否具有前沿性和代表性，能否让我窥见该领域最新的研究动态和技术趋势，这也是我非常期待的。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是其内容的高度专业性和理论深度。从书名“传感器应用中的有机半导体”就可以预见，它将聚焦于有机半导体材料在各类传感器器件中的具体实现和应用。我特别关注书中是否能够系统地介绍有机半导体材料的分子结构、能级排列、载流子输运机制以及它们与环境因素（如光、气体、生物分子等）的相互作用。我期望书中能够详细解析有机半导体传感器的工作原理，例如如何通过有机半导体的电学、光学或化学性质的变化来响应和检测外界信号。书中对于“传感器应用”的阐述，我希望能够包含不同类型的有机半导体传感器，例如有机光电导传感器、有机场效应晶体管（OFET）式传感器、有机化学传感器以及有机生物传感器等。此外，我更希望看到书中对这些传感器的性能评价指标，如灵敏度、选择性、响应时间、稳定性以及功耗等，进行深入的分析和讨论，并提供一些实际的工程设计考量和案例研究。