分子逻辑计算 9787562840367

分子逻辑计算是一个相对年轻但成熟的研究领域。它是一门快速发展的交叉学科，包含了化学、信息技术（包括工程的和生物的）等多学科研究领域。 《分子逻辑计算》作者A.P. de Silva在1993年发表了第一篇分子逻辑研究的学术论文，并以独特的视角论述了该领域的成长、发展过程。迄今为止还没有一本分子逻辑计算方面的专著。《分子逻辑计算》展示了如何精心的设计分子，并使其像半导体电子业和自然界中的信息处理器一样具有信息处理的功能和作用。 本系列著作出版的目的是使分子科学在科学领域中得到更大的推广。这对于不同发展阶段的科研工作者来说是弥足珍贵的。 本书是由国际上知名专家以通俗易懂的方式撰写的，同时非常注重概念的诠释和提供最新的信息。 ——英国皇家化学学会 作者：A.P.deSilv教授，任教于贝尔法斯特女王大学，华东理工大学客座教授，是国际上有重要影响的知名科学家，是最早从事分子逻辑计算相关研究的科学家之一，有着非常深厚的研究造诣，并在1993年首次创新地提出具有分子属性的逻辑门。 译者：田禾教授，是华东理工大学化学与分子工程学院院长、中国科学院院士、发展中国家科学院院士。田禾教授创新合成多构型逻辑功能分子机器，解决了分子尺度上精确表征分子机器运动的关键问题。至今，其在国外学术刊物发表SCI论文288篇，申请中国发明专利49项。 1.概述 1.1 前言 1.2 早期的分子逻辑概念 1.3 基于光化学的分子逻辑运算 2.化学和计算 2.1 前言 2.2 为什么选择分子？ 2.3 分子逻辑计算的适用范围 2.4 指示剂和传感器 2.5 化学体系中的数字—模拟关系 2.6 分子器件特性 2.7 分子逻辑门与其它学科的关系 3.逻辑与计算 3.1 前言 3.2 逻辑门中的真值表和代数式 3.2.1 单输入—单输出器件 3.2.2 双输入—单输出器件 3.3 电子学中的逻辑门 3.4 数字操作 4 化学和发光浅谈 4.1 前言 4.2 电荷转移的激发态 4.3 金属中心（MC）激发态 4.4 nπ* 和ππ* 的激发态 4.5 光诱导电子转移（PET） 4.6 电子能量转移（EET） 4.7 激基缔合物和激基复合物 4.8 振动去激和激发态分子内质子转移（ESIPT） 4.9 应用于开关的光化学原理之间的关系 5 单输入—单输出系统 5.1 前言 5.2 YES逻辑门 5.2.1 电子输入 5.2.2 化学输入 5.2.2.1 阳离子输入 5.2.2.1.1 质子输入 5.2.2.1.2 轻金属离子输入 5.2.2.1.3重金属离子输入 5.2.2.2 膜界限的阳离子输入 5.2.2.3 阴离子输入 5.2.2.4 有机分子输入 5.2.2.5寡核苷酸输入 5.2.2.6 蛋白质输入 5.2.2.7 氧化还原输入 5.2.2.8 极性输入 5.2.3温度输入 5.2.4 光剂量输入 5.3可逆的YES逻辑门 5.3.1化学输入 5.3.1.1 阳离子输入 5.3.1.2 有机分子输入 5.3.1.3 寡核苷酸输入 5.3.1.4 蛋白质输入 5.3.2 剂量输入 5.4.NOT逻辑门 5.4.1电子输入 5.4.2化学输入 5.4.2.1 阳离子输入 5.4.2.2 阴离子输入 5.4.2.3 有机输入 5.4.2.4 极性输入 5.4.3温度输入 5.4.4光剂量输入 5.5 不可逆的NOT逻辑门 5.5.1阴离子输入 5.5.2寡核苷酸输入 5.3.3 蛋白质输入 5.6 PASS 1 5.7 PASS 0 6 可重构的单输入—单输出体系 6.1 前言 6.2 输入的本质 6.3 输出信号的选择 6.4 检测波长 7 双输入—单输出体系 7.1 前言 7.2 AND逻辑门 7.2.1无关联的独立的输入 7.2.1.1 阳离子输入 7.2.1.2 阳离子和阴离子输入 7.2.1.3 阳离子和中性分子为输入 7.2.1.4 阳离子和生物分子输入 7.2.1.5 阳离子和氧化还原对输入 7.2.1.6 中性输入 7.2.2 不可区分和分开的输入 7.2.3 可区分的相关输入 7.2.4 不可区分的相关输入 7.2.5 光计量输入 7.2.6 生物大分子AND逻辑门 7.2.7 基于分子材料的AND逻辑门 7.3 OR逻辑门 7.3.1 使用分子材料构建OR逻辑门 7.4 NOR逻辑门 7.5 NAND逻辑门 7.6 禁止门INHIBIT 7.6.1 基于分子材料的INHIBIT门 7.7 XOR逻辑门 7.7.1 光剂量输入 7.7.2 基于分子材料的XOR逻辑门 7.8 XNOR逻辑门 7.9 IMPLICATION 7.10 TRANSFER 7.11 NOT TRANSFER 7.12 PASS 0和PASS 1 8可重构的双输入—单输出系统 8.1 前言 8.2 设备中的模块连通性 8.3 输入序列中的官能团连通性 8.4 输入序列中官能团的构建 8.5输入的本质 8.6 输出观测技术 8.7 输出的本质（在所给定的观测技术内） 8.7.1 观测波长 8.8 器件始发态 8.9 外加电压或氧化还原试剂 9双输入—双输出体系 9.1 前言 9.2 半加法器 9.3 半减法器 9.41：2 多路分解器 9.5数字比较器 9.6 可逆逻辑 10复杂的逻辑系统 10.1 前言 10.2 三输入AND逻辑门 10.2.1 混合型三输入AND门 10.3 三输入OR门 10.4 三输入NOR门 10.5 三输入INHIBIT（抑制）门 10.6 三输入IMPLICATION（定义）门 10.7 三输入Enabled OR门 10.8 三输入Enabled NOR逻辑门 10.9 三输入波长可重构的Enabled IMPLICATION逻辑门 10.10三输入波长可重构的Disabled OR逻辑门 10.11 三输入 Disabled INHIBIT逻辑门 10.12 三输入 Disabled XNOR 10.13 三输入 Disabled IMPLICATION 10.14 三输入 Inverted Enabled OR 10.152：1多路器和1：2信号分离器 10.16 其它三输入系统 10.17 四输入AND逻辑门 10.18 四输入双禁止AND逻辑门 10.19 四到二编码器和二到四解码器 10.20 其它四输入（或更高输入）系统 10.21 更高的运算系统 10.21.1 组合半加法器和半减法器 10.21.2全加法器 10.21.3 全加法器和全减法器的组合 10.22 游戏系统：井字棋 11与历史相关的体系 11.1 前言 11.2触发器 11.3 D型触发器 11.4 分子键盘锁 12 多重态逻辑 12.1 前言 12.2 “关—开—关”开关 12.3其他变量 13量子系统 13.1 前言 13.2 核磁共振光谱技术 13.3 电子吸收和发射光谱技术 13.3.1 分子内电荷转移系统（ICT） 13.3.2 电子能量转移（EET）系统 13.3.3激基缔合物和激基复合物体系 13.4 拉曼光谱技术 14 应用 14.1 前言 14.2 基于YES和NOT逻辑及其叠加的光学传感 14.2.1 跟踪细胞、组织中物质的种类或性质 14.2.2 测量血液中的电解质 14.2.3监控机翼表层气压 14.2.4 检测海洋毒素 14.2.5检测核废料组件 14.2.6催化剂筛选 14.2.7检测化学战毒剂 14.3改进的传感器 14.3.1通过AND逻辑改进传感器 14.3.2 通过叠加AND， INHIBIT 及TRANSFER逻辑提高灵敏度 14.3.3通过XOR逻辑检测多个物种 14.4识别人群中的小目标 14.5 改进的医疗诊断 14.6 改善治疗 14.7 光动力疗法 14.7.1 靶向光动力疗法 14.8细胞内的计算 14.9 总结 参考文献 缩写词和术语列表 主题索引 我的祖父是斯里兰卡小镇的一名老师。某天，他会穿上最好的衣服，戴上镶着金边的眼镜坐在办公桌前，并且点上礼仪油灯。到了约好的时间，母亲和她的孩子将会带着礼物前来。孩子穿着笔挺的白校服，她天真的眼睛在灯光下闪闪发亮，然而母亲的脸上洋溢着憧憬孩子未来时的温暖。孩子的一只手上拿着石板，另一只手上拿着画笔。我的祖父会手把手地教她写字母表的第一个字母，同时会大声地读。孩子会跟着祖父重复一遍然后学习下一个字母。 在学校，工厂，酒吧以及街道上我们都在学习。在社会上我们收集，存储，处理和传播信息。与我们感觉和大脑有关的分子系统使得这一切能够发生。为了生存和成长，分子系统能够使得各种生物都能够处理信息。然而，分子和计算之间的重要连接直到几十年前才被重视。基于半导体的信息技术已经渗透到社会的许多方面。持续不断地创新势头导致了对分子的关注，特别是在信息处理方面。以工程为导向的新兴革命和以生物为导向的传统领域相结合一定会成为研究的前沿。 150年前爱尔兰的乔治布尔提出了逻辑运算思想，并且成为今天运算的基础。化学家巧妙地设计和构建了具有布尔逻辑运算的分子体系。这种分子逻辑门能够使得来自于不同背景的设计者受益。已经产生的大量方法使得研究这个领域非常有趣。然而，一些研究分子逻辑门的工作者在学习这种思想时经常会遇到一些挑战。由于上述原因，我认为是时候写一部关于分子逻辑门的综合专著。分子计算(eds. T. Sienko, A. Adamatzky and M. Conrad, MIT Press, Cambridge, MA, 2001)是唯一一本有关生物化学计算方面的书籍，但是它根本没有提及小分子逻辑门。然而，在V. Balzani, M. Venturi和 A. Credi的分子器件和分子机器 (WileyVCH, Weinheim, 2nd edn, 2008) 这本书中有一些章节讨论了分子逻辑门。令人高兴的是，随着这三本书的出现情况发生了改变。E. Katz (ed.), 分子和超分子信息处理Molecular and Supramolecular Information Processing Wiley-VCH, Weinheim, 2012； E. Katz (ed.),生物分子信息处理Biomolecular Information Processing Wiley-VCH, Weinheim, 2012； K. Szacilowski, 信息化学Infochemistry Wiley, Chichester, 2012. 在这本书中我打算介绍分子逻辑门的发展。同时也会尽可能全面地收集全世界科学家的成果并且对它们进行分类。但是，关于这个领域的文献数量庞大，导致关于分子逻辑门的所有工作不可能在这本书中进行讨论。一些有代表性的工作将会在正文中进行讨论或者在表格中进行总结。一些最早提出概念的文章将会特别关注。仅仅以实验为主的工作将会被提及，由于这个领域也已经遭受了大量的投机和炒作。同时对于这本书中的任何错误和疏忽我将提前道歉，如果能通过电子邮件(a.desilva@qub.ac.uk)将这些错误告诉我，我将会非常感激。从事分子器件和相关领域的工作者能够将这本书作为参考手册，这是我的一个希望。另一个希望是这本书能够产生一种新颖和开阔的思想并且能够展望在二十年后分子逻辑门领域将会怎样发展。然后他们会很有希望地觉得分子逻辑门领域值得他们研究同时也会使这个领域更好地发展。 版权页： 插图：

ISBN	9787562840367
出版社	华东理工大学出版社
作者	席尔瓦 (A.Prasanna de Silva)
尺寸	16