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凝聚态物理学 百科内容来自于: 百度百科

聚态物理学是一门以物质的宏观物理性质作为主要研究对象的学科。所谓“凝聚态”指的是由大量粒子组成,并且粒子间有很强的相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质,它们深刻地影响着人们日常生活的方方面面。在最常见的三种物质形态——气态、固态和液态中,后两者就属于凝聚态。低温下的超流态、超导态、超固态、玻色-爱因斯坦凝聚态、磁介质中的铁磁性、反铁磁性,费米子凝聚态等,也都是凝聚态。 凝聚态物理学起源于19世纪固体物理学和低温物理学的发展。19世纪,人们对晶体的认识逐渐深入。1840年法国物理学家奥古斯特·布拉维导出了三维晶体的所有14种排列方式,即布拉维点阵。1912年,德国物理学家冯·劳厄发现了X射线在晶体上的衍射,开创了固体物理学的新时代,从此,人们可以通过X射线的衍射条纹研究晶体的微观结构。

学科介绍

聚态物理学是一门以物质的宏观物理性质作为主要研究对象的学科。所谓“凝聚态”指的是由大量粒子组成,并且粒子间有很强的相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质,它们深刻地影响着人们日常生活的方方面面。在最常见的三种物质形态——气态固态,等离子态和液态中,后两者就属于凝聚态。低温下的超流态超导态超固态玻色-爱因斯坦凝聚态磁介质中的铁磁性反铁磁性,费米子凝聚态等,也都是凝聚态。凝聚态同样也是自然界间微观粒子的探究,就在尺寸上粒子的凝聚并人们的意识感知已经是宏观了。在中国发现自然界中存在的量子化粒子凝聚态图示:
凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。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准晶体固体物质外,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

起源发展

凝聚态物理学起源于19世纪固体物理学低温物理学的发展。19世纪,人们对晶体的认识逐渐深入。1840年法国物理学家奥古斯特·布拉维导出了三维晶体的所有14种排列方式,即布拉维点阵。1912年,德国物理学家冯·劳厄发现了X射线在晶体上的衍射,开创了固体物理学的新时代,从此,人们可以通过X射线的衍射条纹研究晶体的微观结构。
19世纪,英国著名物理学家法拉第在低温下液化了大部分当时已知的气体。1908年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯将最后一种难以液化的气体氦气液化,创造了人造低温的新纪录-269 °C(4K),并且发现了金属在低温下的超导现象。超导具有广阔的应用前景,超导的理论和实验研究在20世纪获得了长足进展,临界转变温度最高纪录不断刷新,超导研究已经成为凝聚态物理学中最热门的领域之一。
现凝聚态物理学面临的主要问题高温超导体的理论模型。

研究热点

近20年来凝聚态物理的研究热点:
1.准晶态的发现(1984年)
2.高温超导体的发现YBaCuO2(钇钡铜氧化物)(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)