納米光子學(xué)是納米技術(shù)和光子技術(shù)融合的新興學(xué)科,是一個跨尺度、跨領(lǐng)域的前沿交叉學(xué)科,它涵蓋了物理、化學(xué)、應(yīng)用科學(xué)與工程、生物學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)工程等多學(xué)科領(lǐng)域,并對不同領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響,涌現(xiàn)出了許多由不同學(xué)科融合所產(chǎn)生的重大技術(shù)突破。它不但向基礎(chǔ)研究提出了挑戰(zhàn),也為新技術(shù)提供了機(jī)遇。更為重要的是納米光子學(xué)發(fā)展前景廣闊,發(fā)展速度日趨迅猛。研究者們正在這一領(lǐng)域不斷地發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象,并開發(fā)出了傳統(tǒng)光子學(xué)和電子學(xué)所無法比擬的新技術(shù),例如多種納米架構(gòu)的分子納米結(jié)構(gòu)和超分子組件、高效太陽能轉(zhuǎn)化器件、高帶寬和高速通信裝置、大容量數(shù)據(jù)存儲器件以及柔性高對比度顯示器、單光子源量子信息處理器以及在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基于納米技術(shù)的生物傳感器、超靈敏的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)和光導(dǎo)活化治療技術(shù)。這些都為眾多基礎(chǔ)和應(yīng)用學(xué)科的研究提供了良好機(jī)遇,推動包含集納米科技、光子學(xué)與生物學(xué)于一體的理論知識和各種應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步。
《納米光子學(xué)》對這一跨越多學(xué)科令人興奮的領(lǐng)域提供了全面的論述。它所涵蓋的主題有:基礎(chǔ)、理論、材料、制備、應(yīng)用。
該書向?qū)W生們介紹了重要的基礎(chǔ)和新的概念,同時也為科學(xué)家和工程師們提供了理論依據(jù)和發(fā)展前沿。該書主要面向希望在納米尺度上了解光-物質(zhì)相互作用機(jī)理以及光子學(xué)在納米技術(shù)和納米生物技術(shù)中應(yīng)用的讀者群體。該書由該領(lǐng)域的作者所編寫,為對材料科學(xué)和工程、納米技術(shù)及光子學(xué)進(jìn)展感興趣的人們提供了重要的信息資源參考。
納米光子學(xué),是一個將納米技術(shù)和光子學(xué)融合起來的新興交叉學(xué)科。它為基礎(chǔ)研究帶來了挑戰(zhàn),也為新技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)遇。納米光子學(xué)在市場上已經(jīng)帶來了一定的影響。作為一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域,納米光子學(xué)為物理學(xué)、化學(xué)、應(yīng)用科學(xué)、工程學(xué)和生物學(xué),以及生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇。
對于不同的人而言,納米光子學(xué)的意義有所不同,在各自的情況下,納米光子學(xué)的定義都顯得非常的狹隘片面。一些書籍和綜述里包含了納米光子學(xué)的多個方面以供選擇。然而,隨著時代的發(fā)展,有必要出一本關(guān)于納米光子學(xué)的專著來提供一個統(tǒng)一綜合的體系。本書努力迎合了這些需求,就納米光子學(xué)提供了統(tǒng)一的、全方位的描述,以滿足各個不同學(xué)科讀者的需要。本書的目的是為這個涉及面廣泛的學(xué)科提供基礎(chǔ)知識,以使各個學(xué)科的學(xué)者都能迅速掌握最低限度的、必要的知識背景用以研究和發(fā)展納米光子學(xué)。作者希望本書既能夠作為教學(xué)與培訓(xùn)的教科書,也可以作為幫助集光學(xué)、光子學(xué)和納米技術(shù)于一體的領(lǐng)域研究和發(fā)展所需要的參考書。本書的另外一個目的是引起研究人員、產(chǎn)業(yè)部門和企業(yè)促進(jìn)合作的興趣,在這個新興科學(xué)上,能夠制定出多學(xué)科交叉的工程,促使隨之產(chǎn)生的技術(shù)能夠發(fā)展和轉(zhuǎn)化。
本書包含了集納米技術(shù)、光子學(xué)和生物學(xué)于一體的理論知識和各種應(yīng)用。每章開頭的引言介紹了讀者能從該章獲取的知識范圍。每章結(jié)尾的知識要點(diǎn)是需要深刻理解的部分,同時也為前面所陳述內(nèi)容做一個回顧。
本書主題廣泛,在撰寫過程中,我獲得了紐約州立大學(xué)布法羅分校激光研究所、光子研究所和生物光子研究所眾多研究人員以及來自于其他地方的研究人員的幫助。這些幫助包括技術(shù)信息的提供、插圖的制作、校正,以及書稿的準(zhǔn)備。對于這些幫助過我的研究人員們特此分別給予鳴謝。
在這里,我還要感謝那些給予我無私幫助的至親。他們的幫助對于本書的完成有著至關(guān)重要的價值。我衷心地感謝我的妻子NadiaShahram。她是我一直不斷的精神力量之源泉,她不顧自己非常繁忙的職業(yè)事務(wù),給予我這次寫作以支持和鼓勵。我也很感激我們的女兒,我們的公主Melanie和Natasha,她們付出大量的時間陪伴我,展現(xiàn)了她們的愛與理解。
我要對我的同事Stanley Bruckenstein教授表示衷心的感謝,他不斷地給予我支持和鼓勵。我要感謝Marek Samoc博士、Joseph Haus教授和Andrey Kuzmin博士,他們給予了我有價值的總體支持和技術(shù)幫助。我還要感謝我的行政助理Margie Weber小姐,她負(fù)責(zé)處理研究所的很多關(guān)鍵性的日常行政事務(wù)。最后,我要感謝Theresa Skurzewski小姐和Barbara Raff小姐,她們在書稿編寫工作中給予了我非常寶貴的幫助。
第1章 緒論
第2章 納米光子學(xué)基礎(chǔ)
第3章 近場相互作用和近場光學(xué)顯微術(shù)
第4章 量子限制材料
第5章 等離子體光子學(xué)
第6章 激發(fā)動力學(xué)過程的納米控制
第7章 納米材料的生長和表征
第8章 納米結(jié)構(gòu)的分子架構(gòu)
第9章 光子晶體
第10章 納米復(fù)合材料
第11章 納米光刻技術(shù)
第12章 生物材料和納米光子學(xué)
第13章 納米光子學(xué)在生物技術(shù)和納米醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
第14章 納米光子學(xué)應(yīng)用及其市場前景