词条 | 凝聚态物理学 |
释义 | § 概况 一些超分子和宏观尺寸的原子相互强烈作用并彼此相结合或高度集中在一个系统中而形成凝聚态相,凝聚态物理是研究这些相的物理性质的学科。最熟悉的凝聚态相有固体和液体。由于原子间的电磁力形成了这些相。一些令人注目的凝聚相包括液晶器件的中间相,一些材料在低温时出现的超导相,原子点阵的铁磁和反铁磁相,以及在极冷时,一些原子系统内出现的波色-爱恩斯坦凝聚态。 凝聚态物理用已有的物理定律去了解这些相的性质。物理定律包括量子力学,电磁学和统计力学。系统和现象的多样性使凝聚态物理的研究成为当代物理的最大领域。约占美国物理学研究者的三分之一。它与化学,材料科学和纳米技术相交叉。与原子物理和生物物理有关领域密切相关。 历史上,凝聚态物理由固体物理发产而来。1967年剑桥大学卡文迪斯实验室菲立普·安德森和海涅它们的“固体理论”组改名为“凝聚态理论”组。1978年美国物理学会把固体物理分会改为凝聚态物理分会。这种改变的理由之一是许多研究固体的慨念和技术都可用来研究液体。例如,导电电子在导体中形成费米液体,它的性质和普通的由原子和分子组成的液体相似。甚致在超导中。电子的量子力学性质使它的基本行为与经典的液体不同,但与液氦的超流相密切相关。 § 研究方向 研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干,进一步拓宽研究对象,深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外,还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质,内容十分广泛。其研究层次,从宏观、介观到微观,进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象;物质维数,从三维到低维和分数维;结构从周期到非周期和准周期,完整到不完整和近完整;外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用,等等,形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展,凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科,在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用,为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷,新兴交叉分支学科不断出现,是凝聚态物理学科的一个重要特点;与生产实践密切联系是它的另一重要特点,许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质,研究成果可望迅速转化为生产力。 § 研究热点 凝聚态物理学的发展 1.准晶态的发现(1984年) 2.高温超导体的发现YBaCuO2(1986年) 3.纳米科学(1984年) 4.材料的巨磁阻效应LaSrMnO3(1992年) 5.新的高温超导材料MgB2(2001年) |
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