生物纳米电子学 D.Dragoman 9787030414274 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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D.Dragoman 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030414274

商品编码：29300432816

包装：圆脊精装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名：生物纳米电子学

定价：138.00元

作者：D.Dragoman

出版社：科学出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787030414274

字数：335

页码：268

版次：31

装帧：圆脊精装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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目录

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Contents
1 Fundamentals on Bionanotechnologies 1
1.1 TransportPhenomenaattheNanoscale 1
1.2 Nanotechnologiesfor BionanoelectronicDevices 18
1.2.1 Deposition Techniques for BionanoelectronicDevices 18
1.2.2 Nanolithography 20
1.2.3 Nanomaterials 27
1.3 Conduction Properties of BiologicalMaterials 35
1.4 Micro.uidics and Nano.uidics 46
References 54
2 Sensing of Biomolecules 57
2.1 Nanotransistors Based on Nanotubes, Nanowires, andGrapheneforBiosensing 57
2.2 DNA Detection and SequencingUsing Nanopores 73
2.3 MEMS/NEMS Biodetection 80
2.4 Plasmonics Biodetection 87
2.5 NanoelectronicNoses and Various Disease Detection 98
References 102
3 Imaging and Manipulation of Biomolecules 107
3.1 Bioapplications of Atomic Force Microscopy 107
3.2 Bioapplicationsof Scanning TunnelingMicroscopy 114
3.3 ManipulationofBiologicalMaterials 117
References 123
4 Nanomedicine 127
4.1 Drug Deliveryand Healing Based on Nanomaterials 127
4.2 Biochips—DNAArraysandOtherChipsforDiagnosis 144
4.3 Arti.cial Tissues and Organs 146
References 148
5 Biomolecular Architecture for Nanotechnology 151
5.1 DNA-BasedMolecularArchitectures 152
5.2 Self-Assembled DNA Nanowires 155
5.3 Two-and Three-DimensionalBioarchitectures as Scaffolds 159
5.4 NonperiodicBiologicalScaffoldsforInorganicStructures 165
5.5 InorganicScaffolds for Biomolecules 169
References 170
6 Biomolecular Machines 173
6.1 BiologicalActuatorsandSwitches 174
6.2 Biological Walkers 180
6.3 Biological Motors 183
References 187
7 Biomolecular Computing 189
7.1 Principles of Biomolecular Computing 189
7.2 Boolean BiomolecularComputing 192
7.3 Self-AssemblyBiomolecularComputing 198
7.4 Biomolecular Logical Deductions 200
7.5 Biomolecular Memory Devices 201
7.6 Logical Drug Delivery and In Vivo Computation 203
References 205
8 Bioinspired Devices 207
8.1 Bioinspired Materials 208
8.2 Bioinspired Devices 215
8.3 Bioinspired TechnologicalProcesses 222
8.4 Devices Mimicking Biological Organs/Functionalities 224
References 229
9 Nano-Bio Integration 233
9.1 Nano-bioMaterials for Electronics and Optoelectronics 233
9.2 Nano-bioMechanical Devices 236
9.3 Nanobioelectronicsand Optoelectronics 239
References 246
Index 249
About the Authors 253

作者介绍

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文摘

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序言

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生物纳米电子学：探索生命与微观世界的交汇点 在人类探索未知的旅程中，我们不断将视野推向更深、更广的领域。从浩瀚的星辰大海到微观的原子粒子，每一个尺度都蕴藏着无限的奥秘。而生物纳米电子学，正是这样一门将生命科学与纳米技术、电子学深度融合的前沿学科。它不仅是对生命分子功能的精细解读，更是对微观世界操控与应用的全新尝试。 这门学科的核心在于，它试图理解和利用生物体固有的纳米尺度结构和功能，并将它们与电子学器件巧妙地结合起来。想象一下，将DNA的双螺旋结构转化为信息存储介质，或者利用蛋白质的催化活性来驱动微型电子开关，甚至设计出能够与神经元细胞进行直接通信的生物传感器。这些曾被视为科幻场景的构想，在生物纳米电子学的研究中正一步步变为现实。 探寻生物体内的“电子之舞” 生命并非是一个静态的化学反应过程，而是一个充满动态的电子传递与能量转化的过程。从光合作用中的电子链传递，到线粒体中的氧化磷酸，再到神经信号的传递，无一不涉及精妙的电子行为。生物纳米电子学致力于揭示这些生命过程中电子的流动路径、调控机制以及它们所承载的信息。 例如，研究人员正在深入探索酶催化反应中的电子转移机制。酶，这些生命体的“工作分子”，能够以前所未有的效率催化复杂的化学反应，而其核心往往是精确控制的电子转移过程。通过理解这些过程，我们不仅能更深刻地认识生命活动的本质，更能从中汲取灵感，设计出高效、选择性强的生物催化剂，应用于医药、环保和能源等领域。 纳米技术：实现微观操控的利器 要与生物体的纳米尺度世界互动，离不开纳米技术的强大支撑。纳米材料，如量子点、碳纳米管、石墨烯以及各种纳米粒子，因其独特的物理化学性质，成为了生物纳米电子学研究中的关键工具。 量子点，这些具有荧光特性的半导体纳米晶体，能够根据尺寸的不同发出不同颜色的光。这使得它们在生物成像领域大放异彩，能够清晰地标记和追踪细胞内的分子，为疾病诊断和药物研发提供前所未有的可视化手段。 碳纳米管和石墨烯，以其优异的导电性和机械强度，为构建微型化的电子器件提供了基础。研究人员正尝试将这些纳米材料直接集成到生物系统中，例如，构建能够检测特定生物标志物的纳米传感器，或者开发能够绕过受损神经的“电子神经支架”。 电子学：赋予生命“智能”的触角 电子学器件，尤其是微电子和纳电子学器件，为生物纳米电子学提供了与生物分子进行信息交互的“语言”。通过将生物分子与电子器件巧妙连接，我们可以实现对生物过程的监测、控制和干预。 例如，DNA电子学是生物纳米电子学中的一个重要分支。DNA分子本身具有一定的导电性，并且其序列信息可以通过特定的方式进行读取和编码。研究人员正在探索如何利用DNA来构建新型的存储器件，甚至开发基于DNA的计算逻辑门。 另一项令人兴奋的研究方向是神经接口。通过开发微电极阵列和纳米电极，研究人员正试图实现对神经元活动的精确记录，并向神经系统发送电信号，从而有望帮助恢复因损伤或疾病而丧失的运动或感觉功能。 生物传感器：生命的“哨兵” 生物纳米电子学在生物传感器领域的应用尤为突出。生物传感器是一种能够识别生物特定成分并将其转化为可测量信号的装置。利用生物分子（如抗体、酶、核酸）作为识别单元，与纳米材料或微电子器件结合，可以构建出高度灵敏、特异性强的生物传感器。 这些传感器可以用于： 疾病的早期诊断： 检测血液、尿液等体液中的微量生物标志物，如肿瘤标志物、病毒抗原等，从而实现癌症、传染病等疾病的早期预警。 药物的实时监测： 监测药物在体内的浓度变化，优化药物剂量，提高治疗效果，降低副作用。 环境监测： 检测水、空气中的有害物质，如重金属离子、农药残留等，保障环境安全。 食品安全检测： 快速准确地检测食品中的致病菌、添加剂等，维护消费者健康。 生物电子医学：革新医疗的未来 生物纳米电子学的进步正在深刻地改变着医疗保健的面貌，催生了生物电子医学这一新兴领域。它融合了生物学、纳米技术、电子学和医学，旨在开发用于诊断、治疗和康复的新型技术。 例如，可植入的生物电子器件，如体内的传感器和刺激器，能够实时监测生理参数，并在需要时进行精确的电刺激，以调节神经功能、心律等。这为治疗帕金森病、癫痫、慢性疼痛等神经系统疾病带来了新的希望。 此外，基于纳米技术的药物递送系统，可以精确地将药物输送到病灶部位，减少全身副作用。结合生物纳米电子学的监测能力，可以实现“按需给药”，实现更精准、更个性化的治疗。 挑战与展望 尽管生物纳米电子学取得了令人瞩目的成就，但仍面临诸多挑战。例如，如何实现生物分子与电子器件之间的稳定、高效的界面连接；如何确保纳米材料在体内的生物相容性和安全性；如何开发更先进的信号处理和数据分析技术，以应对海量的生物信息。 然而，这些挑战也正是科研人员不断探索和创新的动力。随着基础科学的不断突破，以及纳米技术、电子学和生物学之间融合的日益深化，生物纳米电子学的未来充满无限可能。 我们可以预见，在不久的将来，生物纳米电子学将为我们带来： 更早、更准确的疾病诊断工具。 更有效、副作用更小的治疗方案。 更智能、更个性化的健康管理方式。 甚至能够实现人机融合，拓展人类的能力边界。 生物纳米电子学，不仅是对生命奥秘的深度挖掘，更是人类对自身以及与自然互动方式的重新定义。它是一门跨越学科界限的艺术，一种融合科学与想象力的实践，引领我们走向一个更加智能、健康、可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

我是一名生命科学专业的学生，一直以来都在努力拓宽自己的知识面，尝试将不同的学科知识融会贯通。最近，我偶然看到了《生物纳米电子学》这本书，书名就让我眼前一亮。我一直对生物体内的电生理现象非常感兴趣，比如神经信号的传递、肌肉的收缩等等，但传统的生物学教材往往侧重于化学和分子层面的解释，而忽略了电子学在其中扮演的重要角色。我希望这本书能够从电子学的角度，为我打开一扇新的大门，让我能够更深入地理解生命活动的本质。我期待作者D.Dragoman能够用清晰的语言，介绍生物纳米电子学的基本原理，包括纳米材料在生物医学中的应用，以及如何设计和制造能够与生物系统相互作用的纳米电子器件。如果书中能够提供一些实际的应用案例，比如生物传感器、药物递送系统或者仿生电子学等，那将会更加吸引我。我希望这本书能够激发我对这一交叉学科的浓厚兴趣，并为我未来的学术研究和职业发展提供重要的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对交叉学科研究充满好奇的工程师，经常在各种专业期刊和书籍中寻找能够拓展我视野的内容。当我在书店看到这本《生物纳米电子学》时，它立刻引起了我的兴趣。书名本身就非常有吸引力，它暗示了将微观的电子学原理与生命体的复杂结构和功能相结合，这正是我一直以来所关注的研究方向。我希望这本书能够提供深入的理论分析，并辅以具体的实验数据和模型，来解释生物分子如何与电子元件相互作用，以及如何利用这些相互作用来实现特定的功能。例如，我特别想了解在纳米尺度上，电信号是如何在生物体内传递的，以及如何设计和制造能够模拟生物功能的纳米电子器件。作者D.Dragoman的名字我之前没有接触过，但我相信他一定是一位在这个领域有深入研究的专家。我期待这本书能够提供给我新的研究思路和技术启发，帮助我在工程实践中更好地理解和应用生物纳米电子学的相关知识。ISBN 9787030414274，这个数字对我而言，代表着知识的汇聚和探索的起点。

评分☆☆☆☆☆

我是一名退休多年的老教授，虽然离开了教学一线，但对于新知识的渴求从未停止。在一次偶然的机会，我看到了这本《生物纳米电子学》的书名，顿时被它所吸引。在我的学术生涯中，我曾接触过物理学和电子工程的领域，也对生物学有着浓厚的兴趣，而这本书恰好将这两个看似独立的领域巧妙地结合起来。我猜想，这本书的作者D.Dragoman一定是一位在跨学科研究方面有着深厚造诣的学者。我特别好奇，在纳米尺度下，生物分子是如何与电子器件产生联系的，以及这种联系如何能够被用来监测、诊断甚至治疗疾病。我希望这本书能够提供一些基础性的理论知识，让我能够理解生物纳米电子学的基本概念和核心技术。同时，我也期待书中能够有一些前瞻性的讨论，展望生物纳米电子学未来的发展方向和潜在的应用前景。这本书的ISBN号 9787030414274，它代表着一个全新的知识领域，我迫不及待地想翻开它，去探索其中的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我最近对跨学科的研究方向产生了极大的兴趣，特别是那些能够从不同维度解释生命现象的书籍。这本《生物纳米电子学》的书名立刻吸引了我的注意，因为它暗示了将电子学的原理应用于理解生物过程的可能性，这对我来说是一个全新的概念。我过去接触的生物学知识更多地侧重于分子生物学和遗传学，而对物理和电子学在生命系统中的作用了解不多。因此，我非常期待这本书能够填补我在这一领域的知识空白。我希望这本书能够用一种相对易懂的方式，阐述生物体内的电信号传递、能量转换以及纳米尺度下的生物电子器件的工作原理。想象一下，如果我们可以通过电子学的视角来解析神经元的信号传导，或者设计出能够与细胞相互作用的纳米级传感器，这将会是多么令人振奋的突破！我希望作者Dragoman能够提供清晰的理论框架和生动的案例，让我能够逐步领略到生物纳米电子学的魅力所在，并且能够感受到它在未来医学、材料科学甚至人工智能等领域所蕴含的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很吸引人，深邃的蓝色背景搭配着醒目的金色书名，有一种科技与生命交织的神秘感。我之所以选择购买它，很大程度上是被这个设计所打动。虽然我对生物纳米电子学这个领域并非科班出身，但一直对前沿的科学技术抱有浓厚的兴趣，特别是那些能够跨越学科界限，将看似毫不相关的领域巧妙融合的课题。这本书的书名本身就充满了想象空间，生物和纳米电子学，这两个词组合在一起，很容易让人联想到微观世界的精密机械，以及它们在生命体内的运作机制。我设想这本书会带领我进入一个全新的视角，去理解生命活动背后更深层次的物理和电子学原理。作者的名字D.Dragoman，我也并不熟悉，但一本优秀的著作往往需要严谨的学术积累和清晰的阐述能力，我期待这位作者能够用他独特的视角和扎实的知识，为我揭开生物纳米电子学的神秘面纱，让我领略到科学探索的魅力。 ISBN号 9787030414274，这串数字也象征着这本书的独特性和权威性，我相信它承载着作者多年的心血和研究成果。