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化學測量學是在原分析化學的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是國家自然科學基金委員會化學科學部與時俱進地提出的新的支持領(lǐng)域,是對原分析化學的拓展，旨在發(fā)展化學相關(guān)的測量策略、原理、方法與技術(shù),研制各類分析儀器、裝置和相關(guān)軟件,研制各類檢測試劑,以精準獲取物質(zhì)組成、分布、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的時空變化規(guī)律。本書簡單概括了北京分子科學國家研究中心這幾十年來有關(guān)化學測量學相關(guān)研究的主要進展與研究成果。全書共分8章,詳細介紹了化學測量學基礎(chǔ)、基于分子光譜分析的化學測量學、基于電化學的化學測量學、微納分離與分析、質(zhì)譜分析、基于核磁共振波譜學的化學測量學、基于掃描探針顯微鏡的高分辨表面分析技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析與化學測量學。本書可作為高等學校化學測量學及分析化學相關(guān)專業(yè)本科高年級學生、研究生的學習用書,以及教師、科技工作者和企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員的參考書,尤其對從事化學測量學研究的科研人員將具有很好的指導(dǎo)意義。

化學測量可以有不同的含義。本書將其定義為利用各種科學分支的相關(guān)原理及新進展來測量化學體系信息的一門學問。它能深入分子、原子層次,去測量物質(zhì)的性質(zhì)、數(shù)量、結(jié)構(gòu)及與此相關(guān)的功能等信息。化學測量研究涉及諸多方面,其基本路線應(yīng)該是:挖掘測量所依據(jù)的理論和原理,構(gòu)造測量的方法和裝置,解決實際測量的問題并作反饋和改進�；瘜W測量學是在原分析化學的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是國家自然科學基金委員會化學科學部與時俱進地提出的新的支持領(lǐng)域,是對原分析化學的拓展。其方法學研究大致包括兩大內(nèi)容:一是直接開發(fā)理論以發(fā)展出測量新方法,二是通過應(yīng)用來拓展或革新方法。化學測量學的作用和前途,與教育有莫大的關(guān)系。如何把這門學識、功用以及它對社會、對國計民生、對國際交往和國家安全所產(chǎn)生的影響,告之天下,曉以利害,也是一門學問�？上в霉φ呱�,關(guān)心者弱。本書或許算是一個開始,一種前瞻。本書簡單概括了北京分子科學國家研究中心這幾十年來有關(guān)化學測量學相關(guān)研究的主要進展與研究成果。為了較全面地概括化學測量學及全書的整體性,我們也邀請了中心以外的學者參與了本書部分章節(jié)的撰寫。本書包括化學測量學基礎(chǔ)(由陳義、邵元華撰寫)、基于分子光譜分析的化學測量學(由馬會民、趙美萍負責)、基于電化學的化學測量學(由毛蘭群、邵元華負責)、微納分離與分析(由吳海臣、黃巖誼負責)、質(zhì)譜分析(由聶宗秀、劉小云負責)、基于核磁共振波譜學的化學測量學(由金長文、夏斌負責)、基于掃描探針顯微鏡的高分辨表面分析技術(shù)(由吳凱負責)和大數(shù)據(jù)分析與化學測量學(由南開大學邵學廣負責)等八章。感謝萬立駿院士為本書撰寫序。由于化學測量學是一門交叉學科,目前還沒有系統(tǒng)的、串聯(lián)各個部分的基礎(chǔ)知識總結(jié)。因此以下各章節(jié)均或多或少地介紹了其所基于的測量原理及方法與技術(shù),但主要是介紹北京分子科學國家研究中心在該領(lǐng)域的研究進展與成果。期望在不遠的將來,中國的有志青年學者能夠總結(jié)和歸納出化學測量學的基本理論。本書作為一種嘗試,目的之一是拋磚引玉。由于撰寫時間倉促、涉及人員較多,難免存在疏漏與不足之處,歡迎同行隨時批評指正。

1章化學測量學基礎(chǔ)
1.1 化學測量學基礎(chǔ)003
參考文獻007

第2 章基于分子光譜分析的化學測量學
2.1　緒論011
2.2　光譜分析的基本原理012
2.3　光譜分類014
2.4　常見分子光譜分析方法015
　　2.4.1 紫外可見分光光度法015
2.4.2 紅外光譜法018
2.4.3 拉曼光譜法020
2.4.4 分子熒光光譜法與分子磷光光譜法022
2.5　光學探針與傳感分析026
　　2.5.1 光學探針的結(jié)構(gòu)特征與設(shè)計策略030
2.5.2 光學探針的分類034
2.6　展望047
參考文獻048

第3 章
基于電化學的化學測量學
3.1　緒論053
3.2　腦化學活體電化學分析主要進展054
　　3.2.1 調(diào)控電極/腦界面電子轉(zhuǎn)移的活體電化學分析研究進展056
3.2.2 調(diào)控離子傳輸?shù)纳窠?jīng)化學分析研究進展061
3.2.3 展望069
3.3　軟界面電分析化學主要進展069
　　3.3.1 發(fā)展可用于探討軟界面的技術(shù)與方法070
3.3.2 液/液界面上電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)動力學測量及微觀界面研究072
3.3.3 基于液/液界面所發(fā)展技術(shù)的應(yīng)用074
3.4　電化學傳感076
　　3.4.1 基于碳基材料的電化學傳感器076
3.4.2 基于電致化學發(fā)光用于心肌梗死標志物檢測的電化學傳感器077
3.4.3 基于納米二硫化鉬的電化學生物傳感器078
3.5　展望080
參考文獻081

第4 章
微納分離與分析
4.1　緒論087
4.2　微量樣品超快分離分析087
　　4.2.1 微克級新鮮植物中超痕量赤霉素的定量測定088
4.2.2 天牛性信息素活體分析方法088
4.2.3 超快CE 089
4.3　納米孔單通道分析098
　　4.3.1 基于納米孔單分子技術(shù)的DNA編碼分子構(gòu)建100
4.3.2 DNA編碼分子結(jié)合免疫技術(shù)在抗原分子檢測中的應(yīng)用102
4.3.3 利用DNA 編碼分子構(gòu)建分子信標用于抗體及DNA的檢測103
4.3.4 基于納米孔技術(shù)構(gòu)建信號開啟、猝滅及比率型DNA探針108
4.4　微流控技術(shù)110
　　4.4.1 微流控單細胞核酸的擴增與測序分析111
4.4.2 基于微流控技術(shù)的新型高通量DNA 測序方法115
4.5　脂質(zhì)組學分析117
　　4.5.1 脂質(zhì)組學分析簡介117
4.5.2 脂質(zhì)組學分析的樣品制備技術(shù)118
4.5.3 氣相色譜法和超臨界流體色譜法用于脂質(zhì)組學分析119
4.5.4 高效液相色譜法用于脂質(zhì)組學分析120
4.6　基于多肽識別的微納分離與分析121
　　4.6.1 微納分離分析與靶向多肽的篩選鑒定121
4.6.2 多肽識別與生物傳感123
4.6.3 基于多肽微納組裝體的分析新方法125
4.7　展望127
參考文獻127

第5 章
質(zhì)譜分析
5.1　緒論133
　　5.1.1 引言133
5.1.2 質(zhì)譜儀的基本原理與構(gòu)造133
5.2　質(zhì)譜新方法發(fā)展134
　　5.2.1 疾病生物標志物的質(zhì)譜檢測和成像135
5.2.2 基于MALDI TOF MS的小分子及納米載藥體系的質(zhì)譜研究138
5.2.3 完整生物顆粒質(zhì)譜分析的新技術(shù)144
5.3　蛋白質(zhì)組學技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究150
　　5.3.1 蛋白質(zhì)組學概念和定量技術(shù)150
5.3.2 蛋白質(zhì)組學應(yīng)用研究154
5.4　展望158
參考文獻159

第6 章
基于核磁共振波譜學的化學測量學
6.1　緒論165
6.2　核磁共振動力學研究新技術(shù)167
6.3　細菌砷酸還原酶體系的動態(tài)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究169
6.4　細菌外源基因沉默因子的DNA 識別及結(jié)合機制研究173
6.5　展望178
參考文獻178

第7 章
基于掃描探針顯微鏡的高分辨表面分析技術(shù)
7.1　緒論183
7.2　掃描探針顯微鏡的發(fā)展184
　　7.2.1 掃描隧道顯微鏡184
7.2.2 掃描隧道顯微鏡的超高空間分辨187
7.2.3 掃描隧道顯微鏡的高化學分辨譜圖188
7.2.4 原子力顯微鏡189
7.2.5 q plus原子力顯微鏡的誕生與超高分辨的實現(xiàn)191
7.3　基于SPM 的高空間分辨光譜193
　　7.3.1 紅外光譜、拉曼光譜193
7.3.2 基于SPM 的高空間分辨紅外光譜195
7.3.3 基于SPM 的高空間分辨拉曼光譜198
7.4　基于SPM 的高空間分辨表面自旋檢測201
7.5　基于SPM 的高時間分辨泵浦掃描隧道譜205
7.6　展望209
參考文獻210

第8 章
大數(shù)據(jù)分析與化學
測量學
8.1　大數(shù)據(jù)的定義與發(fā)展現(xiàn)狀215
8.2　大數(shù)據(jù)處理與分析流程216
　　8.2.1 數(shù)據(jù)采集217
8.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理與集成218
8.2.3 大數(shù)據(jù)的存儲218
8.2.4 大數(shù)據(jù)處理與分析219
8.2.5 大數(shù)據(jù)的可視化220
8.3　大數(shù)據(jù)處理與分析方法221
　　8.3.1 化學計量學221
8.3.2 深度學習與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)224
8.3.3 拓撲數(shù)據(jù)分析229
8.3.4 可視化方法232
8.4　化學相關(guān)學科領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用234
　　8.4.1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測234
8.4.2 計算機輔助藥物設(shè)計235
8.4.3 人工智能分子力場236
8.4.4 大數(shù)據(jù)和人工智能在有機化學中的應(yīng)用236
8.4.5 小分子性質(zhì)預(yù)測237
參考文獻237
索引240

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