譯者前言
Ludovico Cademartiri博士與Geoffrey A. Ozin教授共同撰寫了Concepts of Nanochemistry一書。前者于2008年4月通過了博士論文答辯，轉(zhuǎn)年就出版了該書，當(dāng)時僅31歲，是納米材料與納米化學(xué)研究領(lǐng)域的新秀。后者是前者的博士研究生導(dǎo)師，是加拿大政府在納米化學(xué)及材料化學(xué)研究領(lǐng)域的首席科學(xué)家（20002014年），其Hirsch指數(shù)在2009年達(dá)到了68，位居全世界精英研究人員之列。
原著選用的SiO2、金、PDMS、CdSe、氧化鐵及碳六種物質(zhì)/材料，大多數(shù)（PDMS與CdSe除外）讀者比較熟悉，可以更容易地理解從普通材料的常規(guī)功能到納米材料的新功能的轉(zhuǎn)化，由此更深刻地認(rèn)識納米化學(xué)的神奇力量，有利于盡快地了解和掌握納米化學(xué)的要點(diǎn)和精髓，從而可以更容易地從宏觀世界過渡到納米世界的研究領(lǐng)域。在上述六種物質(zhì)/材料對應(yīng)的各章末尾，均列出一些思考題，可以引發(fā)讀者更廣泛、更深入的思考，并激發(fā)讀者的好奇心。
通過了解納米化學(xué)將普通材料轉(zhuǎn)化為某種驚人的納米材料的方法，應(yīng)該會使讀者認(rèn)識到，還有許許多多新的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的可能性，并由此開拓嶄新的或者更廣泛、更深入的研究領(lǐng)域與應(yīng)用前景。
納米化學(xué)是隨著納米技術(shù)與納米材料的發(fā)展而逐漸形成的，且目前依然處在不斷發(fā)展的階段。該書不僅在當(dāng)年，即便是現(xiàn)在，也是一本比較全面、精練的專業(yè)教材。本書對于尚不能直接閱讀英文版原著的各類人員，包括研究生、本科生、其他科研人員等，盡快地了解和深入學(xué)習(xí)納米化學(xué)是非常有益的。希望他們通過閱讀本書，能夠受到啟發(fā)，創(chuàng)造出新的合成/制備新型納米材料/納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法，為納米化學(xué)的發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。
原著作者將納米化學(xué)定義為：納米化學(xué)是化學(xué)的一個分支學(xué)科，主要涉及構(gòu)造模塊的合成與自組裝以及與其表面、尺寸、形狀和缺陷相關(guān)的性質(zhì)，還有其在化學(xué)與物理學(xué)、材料科學(xué)與工程學(xué)以及生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。
根據(jù)譯者在納米材料領(lǐng)域?qū)⒔?0年的研究工作，譯者認(rèn)為納米化學(xué)不僅僅涉及原著作者所定義的領(lǐng)域或?qū)W科，還涉及所有在納米尺度存在或出現(xiàn)化學(xué)問題的研究領(lǐng)域或?qū)W科，且隨著納米科學(xué)的不斷發(fā)展，納米化學(xué)所涉及的領(lǐng)域或?qū)W科也必然會不斷擴(kuò)展，其所包含的內(nèi)容也將會更加廣泛、深入，因?yàn)榧{米化學(xué)也是納米科學(xué)的一個重要的分支學(xué)科。
感謝天津大學(xué)2011級碩士研究生張蓉、李燕、闞迪、曹杰、肖文理（漢語骨干教師培訓(xùn)班）、張麗爽、李義偉、張競賽、王佳、禚司飛、李玲、陳麗潔（漢語骨干教師培訓(xùn)班）、張園、楊鑫參與了原著的初譯工作，其中肖文理、張麗爽、李義偉、禚司飛、李玲參與了各自初譯稿的修改稿的錄入工作。
感謝天津大學(xué)研究生創(chuàng)新人才項(xiàng)目的部分資助。
雖然譯者已經(jīng)盡了很大的努力，但限于經(jīng)驗(yàn)與水平，書中難免存在一些翻譯不妥與疏漏之處，敬請專家和讀者批評指正。

崔屾 　　 　　　
2021年1月于天津大學(xué)新校區(qū)

前言
為何應(yīng)當(dāng)關(guān)注納米化學(xué)？
在人類歷史上曾經(jīng)有過許多次，因?yàn)橐粋�科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)而促成了社會的重大轉(zhuǎn)變，如鐵器、發(fā)動機(jī)、晶體管、網(wǎng)絡(luò)以及光纖等，都是非常著名的實(shí)例。之所以如此，是因?yàn)檫@些新的發(fā)現(xiàn)對當(dāng)時許多主要的假設(shè)提出了疑問，然后通過推翻這些假設(shè)，改變了人類文明。
納米技術(shù)被認(rèn)為是下一次重大轉(zhuǎn)變，即下一次工業(yè)革命的核心�？茖W(xué)家認(rèn)為，掌握納米技術(shù)的各種可能性是未來國家之間競爭的關(guān)鍵。但是，納米技術(shù)能帶來什么呢？它將如何改善我們的生活、創(chuàng)造新的商機(jī)、解決地球所面臨的重大問題呢？
許多科學(xué)家認(rèn)為，納米技術(shù)將給予發(fā)展中國家更廉價的解決問題的方案，使得發(fā)展中國家的人民身體更健康、壽命更長；還有一些科學(xué)家認(rèn)為，納米技術(shù)將帶來更好的太陽能電池、體積更小運(yùn)算更快的計算機(jī)、環(huán)境保護(hù)措施以及治愈癌癥的方法；還有一些科學(xué)家認(rèn)為，納米技術(shù)將有助于解決全球變暖的問題。
重要的是，除了要了解圍繞納米技術(shù)的大量宣傳和其許多發(fā)現(xiàn)所帶來的樂趣外，還應(yīng)當(dāng)知道正是由于納米技術(shù)的獨(dú)特性，才使其成為重大轉(zhuǎn)變的主因。其不僅僅是發(fā)現(xiàn)一個難題更好的解決方案或更明智的解決方法，而且還提供了解決問題的新的思維方式。
很多宣傳引起了人們對納米材料毒性的關(guān)注。有關(guān)石棉（一種納米材料）的事件人們依然記憶猶新，因?yàn)橹两裆鐣�仍在為其付出代價。人們不斷增加的關(guān)注正在引起許多國家政府的重視，不斷增強(qiáng)納米材料毒性研究的資助力度。特別在醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域內(nèi)的資助力度較大。
世界各國政府也看到了納米技術(shù)在創(chuàng)造新企業(yè)方面的顛覆性潛力。在歷史上的每次變革中，已有的行業(yè)往往不能適應(yīng)新的游戲規(guī)則，它們被更小、更年輕、適應(yīng)能力更強(qiáng)且更靈活的企業(yè)所取代。因此，沒有人愿意錯過這個難得的發(fā)展機(jī)遇。
政府也正在推動將納米技術(shù)盡快地引入大學(xué)課程中。納米工程、納米技術(shù)和納米科學(xué)的各種學(xué)位正在世界各地出現(xiàn)，而且這種轉(zhuǎn)變的步伐正在影響著教師們，但是在大多數(shù)情況下，這些教師并沒有接受過納米科學(xué)方面的專業(yè)訓(xùn)練。這些變化必然要產(chǎn)生為不同水平的課程以及不同背景的學(xué)生提供教學(xué)資源的需求。傳統(tǒng)學(xué)科的范圍是有限的，由此產(chǎn)生了融合化學(xué)、物理、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)與工程等學(xué)科內(nèi)容的交叉學(xué)科。
在大學(xué)課程的初期階段講授納米科學(xué)是有多方面原因的。一方面，讓新一代研究生或本科生熟悉納米科學(xué)的概念是非常重要的；另一方面，從一個更適宜教學(xué)的角度來講，將納米科學(xué)的教學(xué)安排在研究生新生或本科生階段，將會對接受者的思維方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。一個普遍的事實(shí)是，新生階段的學(xué)習(xí)會確定一位科學(xué)家的思維模式。在學(xué)士學(xué)位的初兩年中作為化學(xué)家進(jìn)行培養(yǎng)的學(xué)生，其未來往往會成為終身的化學(xué)家。這就解釋了為何許多化學(xué)專業(yè)的博士研究生難于進(jìn)入納米化學(xué)領(lǐng)域，同時也解釋了為什么一個化學(xué)家進(jìn)入一個完全不同的化學(xué)領(lǐng)域要比進(jìn)入一個緊密相關(guān)的物理的二級學(xué)科更容易。
在研究生新生或本科生階段講授納米科學(xué)課程，將給予學(xué)生以非常有效且跨學(xué)科的方法學(xué)習(xí)該課程所必需的工具。
盡管確定正確的思維模式是政策制定者和教育家的一個明確的重要目標(biāo)，但是納米科學(xué)可以幫助我們應(yīng)對一個更大的挑戰(zhàn)。在一個急于邁向以知識為驅(qū)動力的創(chuàng)造商機(jī)和財富的社會，人們的需求與生活習(xí)慣可能都要發(fā)生巨大的變化，研究生或本科生科學(xué)研究能力的欠缺可能是災(zāi)難性的。在北美洲，這已經(jīng)成為優(yōu)先考慮的重點(diǎn)工作之一，因?yàn)楦呒夹g(shù)公司不得不從國外聘請人才來填補(bǔ)其各級職位的空缺。
在研究生新生甚至本科生課程的初期階段引入納米科學(xué)課程可能會有助于增加研究生新生和本科生對科學(xué)的興趣。許久以來解釋科學(xué)領(lǐng)域的低入學(xué)率的理由是硬科學(xué)很難，這就意味著大多數(shù)學(xué)生都是懶蟲。一個可能比較正確的解釋則是學(xué)生們在這種硬科學(xué)中看不到出路。比起一個能生產(chǎn)出更好的電池陰極材料的工作來說，學(xué)生們更想要一份能夠謀生的工作�，F(xiàn)在已經(jīng)給出了立足于社會的重要性，并且學(xué)生們也知道他們將總會被同齡人問到他們在學(xué)什么或在研究什么，他們想能夠大聲地回答這些問題，而不是低聲地回答。同樣地，學(xué)生們大多會喜歡一份工資高，而且能夠?yàn)樗麄冏约杭捌浼彝ヌ峁┦孢m生活的工作，而不是一份聲名狼藉的低薪工作。
這些明顯是一些普遍情況。實(shí)際上一些同事已經(jīng)用他們的許多發(fā)明挽救了數(shù)以百萬計的生命，其中有些人還是百萬富翁。但是隱藏在特例背后的問題卻從未得到解決。
通過閱讀本書，讀者可以了解和學(xué)習(xí)納米科學(xué)，從而有可能決定去解決地球所面臨的一些非常重要的問題：從全球變暖到環(huán)境治理，從CO2捕獲和循環(huán)利用到烴類化合物再到氫能源汽車，從發(fā)展中國家的平均壽命到治愈癌癥，從任何傷口的再生到發(fā)現(xiàn)生命的起源。讀者可以決定想要挑戰(zhàn)什么問題；可以決定如何度過時光；可以決定期望應(yīng)當(dāng)在哪里，即可以決定自己的舞臺。
實(shí)際上，對于許多其他的不同學(xué)科，如傳統(tǒng)的化學(xué)和物理學(xué)，類似的事物也是成立的。不同的是，納米科學(xué)是一個全新的事物，開啟了一系列全新的可能性，但目前只有少數(shù)人可以參與其中。讀者可能成為這些少數(shù)人中的一員，參與這個可能隨處都可以領(lǐng)先的競賽。
有了這些動機(jī)，我們便著手探索寫一本適合研究生新生和本科生的學(xué)術(shù)性的教材。初以傳統(tǒng)的方法來接近這個題目，從我們認(rèn)為的基礎(chǔ)開始。從原子、晶格結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系等開始，但很快就停止了寫作，因?yàn)槿绱藢懽鞣浅Ｏ窆腆w化學(xué)的縮寫本。
很明顯，在那時我們犯了一些錯誤。許多來自納米化學(xué)的論題，如嵌段共聚物，在這本書中是很難介紹的，因?yàn)樗鼈儾粌H僅是固體化學(xué)的一部分。此外，本書定位為可以適合于任何背景的讀者，不是專門為化學(xué)家而寫的。因?yàn)閹缀鯖]有生物學(xué)家清楚檢測Bravais晶格的要點(diǎn)，盡管他想知道使用脂質(zhì)體和膠體量子點(diǎn)檢測癌細(xì)胞時他能做什么。同樣的道理，幾乎沒有化學(xué)家知道細(xì)胞分裂的詳細(xì)機(jī)制的要點(diǎn)，盡管他們對如何使用金納米棒實(shí)現(xiàn)單分子檢測感興趣。進(jìn)一步嘗試修改初稿，終不可避免地超出了大綱，包括了更多的實(shí)例和解釋。
當(dāng)時做了一些自我反省。我們?nèi)匀幌嘈�，可以以一種精練簡潔且又完整的方式來講授納米化學(xué)的實(shí)例和原理。
在我們的實(shí)驗(yàn)室，日復(fù)一日地，看到納米化學(xué)是如何形成之后，才有了正確的認(rèn)識。我們明白了，在實(shí)驗(yàn)室集思廣益的討論會以及午餐會期間常常討論的概念層次上的內(nèi)容，本質(zhì)上并不是化學(xué)、物理學(xué)或工程技術(shù)的問題，恰恰是納米化學(xué)的內(nèi)容。在化學(xué)方面沒有什么知識背景的學(xué)生們，可以對討論很快地做出具有重大意義的貢獻(xiàn)，而在集體推理的基礎(chǔ)上還會產(chǎn)生一些其他的概念。
這些概念就是我們認(rèn)為的納米化學(xué)的核心，是設(shè)計納米化學(xué)解決方案中的具有持久性的指導(dǎo)原則，也是激發(fā)新想法產(chǎn)生的無限源泉。這些概念是本書的核心，也是需要掌握的納米化學(xué)重要的方面。
本書專為初學(xué)者設(shè)計，更重視基礎(chǔ)概念的描述，有利于初學(xué)者更輕松地掌握專業(yè)核心思想，理解基礎(chǔ)概念，能夠幫助初學(xué)者流暢地閱讀專業(yè)論文，并幫助他們理解相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域在納米化學(xué)范疇所處的位置。本書中解釋的概念將展示不同主題之間的內(nèi)在聯(lián)系。雖然不能像學(xué)術(shù)專著那樣緊跟領(lǐng)域的發(fā)展前沿，但本書卻可以提供廣泛和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為納米化學(xué)研究工作奠定基礎(chǔ)。
本書也適合作為教材，課程可以設(shè)定為8～16課時（每章1課時或2課時），或者選擇部分章節(jié)設(shè)定一門課時更少的課程。無論使用哪種方法，概念介紹都是部分，因?yàn)楦拍畹於�了本書的主題，并闡明了其在納米化學(xué)領(lǐng)域的意義。
總之，我們希望讀者能夠喜歡這本試驗(yàn)性的書籍。我們確信，掌握本書中的內(nèi)容能夠幫助您領(lǐng)先那些只關(guān)注和跟蹤納米化學(xué)領(lǐng)域未解決問題的學(xué)生。