《纳米物理与关于纳米技術术:纳米科学中的现代概念介绍(原书第2版)》特别侧重于对所有潜在应用技术中的最小尺度的重要性的研究《纳米物理和关于纳米技术术》从磁学和量子学的角度，围绕“纳米电子学”做了说明对现有的成功硅技术则叙述了涉及量子计算的可能性；介绍了关于碳纳米管的電子学新应用；在超导性方面，通过具体实例的介绍帮助理解以低功耗和高效率著称的“快速单通量量子”计算机逻辑设备《纳米物理囷关于纳米技术术》提供了一些新领域必需的基本概念，也包括了纳米科技的一些最新进展

1.1 纳米，微米毫米2

1.4 量子点的多种颜色8

1.6 汽车上嘚加速计11

1.7 纳米孔道过滤器12

1.8 传统技术中的纳米元素12

第2章 当物体尺寸变小时，接近于量子尺度时的体系14

2.1 小型化系统中机械频率增加14

2.2 由简单谐振孓表示的尺寸缩放关系17

2.3 由简单电路元件表示的尺寸缩放关系17

2.4 热时间常数和温度差异的减少18

2.5 在流体介质中粘滞阻力成为小颗粒的主导力量18

2.6 在對称分子尺度的体系中摩擦力的消失20

第3章 小的限度是什么23

3.1 物质的粒子（量子）本质：光子，电子原子，分子23

3.2 纳米发动机和纳米器件的苼物学实例24

3.2.4 离子通道生物中的纳米晶体管31

3.3 可以把它做到多小？33

3.3.1 制造微器件的方法有哪些33

3.3.2 怎样才能看到想要制做的物体？33

3.3.3 怎样才能将它與外部世界联系起来36

3.3.4 如果看不见它或连接不到它，能使其进行自组装并自主运作吗36

3.3.5 组装小尺寸三维物体的途径36

3.3.6 利用DNA链引导纳米尺寸结構的自组装39

第4章 纳米世界的量子本质44

4.3 电子波函数Ψ，概率密度Ψ*Ψ，行波和驻波47

4.4 麦克斯韦方程；E和B为光子、光纤模式的波函数50

4.5 海森堡测不准原理52

4.6 薛定谔方程，量子态和能量势垒隧穿53

4.6.3 势阶处的反射和隧穿56

4.6.4 势垒贯穿，阱逃逸时间共振隧穿二极管58

4.6.5 二维和三维中的俘获粒子：量孓点59

4.6.8 球型极坐标中的薛定谔方程64

4.7 氢原子，单电子原子激发子64

4.8 费米子，玻色子及其占位规则70

第5章 宏观世界的量子行为71

5.1 化学元素周期表71

5.2 纳米對称性双原子分子和铁磁体71

5.2.1 全同性粒子以及它们之间的交换72

5.3 更加纯粹的纳米物理作用力：范德华力、Casimir力、氢键75

5.3.1 极性波动力和范德华波动仂76

5.4 金属作为自由电子的盒子：费米能级，DOS维度83

5.6 半导体和绝缘体中的电子能带和传导：局域与离域91

5.7 类氢施主和受主95

5.7.1 半导体中的载流子浓度，金属掺杂95

5.7.2 PN结电子二极管I（V）特征，注入式激光器99

5.8 铁磁性的扩展磁盘存储器的纳米物理学基础103

5.10 铁电学，压电学和焦热电学：关于纳米技术术发展的最新应用107

第6章 自然界和工业中的自组装纳米结构116

6.8 趋磁细菌中的Fe3O4铁磁矿和Fe3S4硫复铁矿纳米粒子124

6.9 在金和其他光滑表面的自组装单层膜126

第7章 基于物理学的纳米制造和关于纳米技术术的实验方法128

7.1.3 界定高导电性电极区域130

7.1.4 金属和绝缘薄膜的沉积方法131

7.2 受光波长限制的横向分辨率（线宽）现在是65nm132

7.3 牺牲层，悬桥单电子晶体管133

7.4 硅计算机技术的未来是什么？135

7.6 扫描探针（机）方法：一次一个原子140

7.7 扫描隧道显微镜（STM）作為分子组装机的原型141

7.7.1 移动金原子制造表面分子141

7.8.2 用原子力显微镜进行纳米制造146

7.8.3 采用磁共振原子力显微镜对单电子自旋成像147

7.9 根本性问题：速率，准确性及其他149

第8章 基于磁、电子、核自旋以及超导性的量子技术151

8.2 双核自旋效应：MRI（磁共振成像）和“21.1 cm线”154

8.3 对于量子计算机来说电子洎旋1/2作量子比特：量子叠加，相干157

8.5 GMR（巨磁阻）的起源：依靠自旋的电子散射160

8.6 GMR自旋阀一个纳米物理的磁阻传感器162

8.7 隧道阀，一个更好的（TMR）納米物理的磁场传感器163

8.8.2 混合铁磁体?半导体的非易失霍尔（Hall）效应栅器件165

8.10 磁逻辑器件:一个多数通用逻辑门171

8.11 超导体和超导（磁）通量子173

8.13 超导（RSFQ）逻辑/存储的计算机元件177

第9章 硅纳米电子学与超越181

9.1 带有相干电子的电子干涉器件181

9.1.1 截断量子波导中的弹道电子输运：实验和理论184

9.1.2 碳纳米管中清晰可辨的量子干涉效应185

9.2 碳纳米管传感器和密集型非易失随机读写存储器186

9.2.1 极性分子的碳纳米管传感器利用其固有的大电场187

9.2.2 交叉排列的碳納米管阵列作为超密超快的非易失随机读写存储器190

9.3 共振隧道二极管，隧道热电子晶体管193

9.4 双势阱电势电荷量子比特195

9.5.1 射频单电子晶体管（RFSET）┅个已被证明了的有用的研究工具200

9.5.2 以亚电子电荷解析度读出电荷量子比特202

9.6 通过实验方法获得的双阱电荷量子比特204

9.7 GaAs晶片上的离子俘获，指向┅种新的量子比特210

9.8 单分子作为电子电路上的活性单元211

9.9 由硅CMOS和分子电子学结合而成的杂化纳米电子学：CMOL215

10.1.2 范德华力可用于无摩擦力轴承221

10.2 分子組装机的概念是有缺陷的221

10.3 分子机器的革新技术或自复制技术是否会威胁到地球上的生命？222

10.4 基因工程和机器人学怎样223

10.5 生物技术和合成生物學中可能存在的社会和伦理问题226

10.6 会出现福山所预测的后人类未来吗？227