分子逻辑计算.pdf

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书籍描述

内容简介
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。
本书作者在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。本书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。
在简单介绍该领域的发展后,作者介绍了一些关于逻辑、计算和光化学原理的基础知识。书中详细阐述了基于布尔逻辑的单输入和双输入驱动的所有类型逻辑门。每一种逻辑门体系都用具体的实例来说明,这是本书的最大亮点。特别是对于可重构的逻辑门介绍,化学体系中所体现的多样性是本书的另一大亮点。书中对分子算术和其他更复杂的逻辑操作,包括记忆存储功能和非二进制逻辑操作也有相关阐述。在介绍了与量子理论相关的知识后,最后本书给出了一些分子逻辑计算的应用实例。
对于从事分子逻辑计算研究的科学家、学者和研究生而言,这将是一部权威的、综合性的、具有参考价值的“一站式”著作。
“A.P. de Silva在分子逻辑计算这一重要领域方面已经做得非常成功,这是令人钦佩的。对于那些还受困于研究方向的科研工作者,特别是年轻人,一定能从这本书中得到许多对他们研究有益的启发。”

目录
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 n* 和* 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
9.4 1:2 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
10.15 2:1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

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