從固體物理到凝聚態物理研究

康路

【摘要】本文介紹固體物理的重要意義，分析了壓力、磁場以及晶體的結構對物理性質的影響，并對凝聚態物理進行研究。

【關鍵詞】固體物理 晶體 凝聚態物理

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0163-02

固體在人們的日常生活中隨處可見，它與人們的生活密不可分，在幾千年前，人們就利用石頭、青銅等固體來打造器具，經過幾千年的文化進步，從固體物理進而發展出凝聚態物理，下面就固體物理和凝聚態物理作出淺析。

1.固體物理的重要作用

固體包括晶體和非晶態固體，是由大量原子、離子或分子凝聚而成的，固體的特征很明顯，具有剛性、能承受切應力，而且是自持形狀，相對穩定而緊密的。人類通過對科學的研究與實踐，發現物理的規律。晶體的排列方式具有規律性，卻又千變萬化，晶體可以歸納為單斜、三斜、三角、四角、六角、立方、正交七大晶系[1]。晶體由晶格點陣系統和自由電子系統兩個子系統組成。其中晶格點陣系統中的原子振動聲波具有一定的波長，在量子論中晶格波的運動可以用聲子來代表，而聲子的頻率也就是晶格波的運動頻率就是波長的倒數。

固體物理學包括物體的結構、晶體結構中原子的運動、晶格振動、半導體物理、超導電性等。固體物理學將微觀與宏觀聯系到一起，對微觀結構和粒子間的相互作用作出研究，對量子力學也作出研究，通過幾千年的研究，形成現代的物理學科。固體物理學通過漫長的時間來進步，從材料科學到半導體的研究，從納米科技到半導體超晶體概念，固體物理學的發展非常巨大。納米技術被廣泛用于人們的生活中，特別是在現代21世紀的科學中，納米技術發揮著相當重要的作用[2]。掌握了納米技術能使國家發展更迅速。人們通過對超導體的研究，研究出高溫超導體的作用及用途，比如超導磁懸浮列車、超導電子計算機等。現代社會的技術不斷發展，物理學在生活中的意義越來越重大。

2.壓力、磁場以及晶體的結構對物理性質的影響

壓力對物理性質的影響首先是表現在對施加壓力的晶體體積變小，因為晶體是有大量原子組成的，原子之間存在一定的間距，那么對晶體加壓，晶體體積變小，實際上是組成晶體的原子之間的間距變小了，如果施加的壓力越大，間距會變得越小，甚至使晶體的形態發生細微的改變，壓力能夠改變物理性質，磁場也能夠改變組成晶體的原子之間的磁矩，改變磁矩之間的相互作用，使晶體的物理性質發生改變。晶體的結構對物理性質的影響更大，晶體雖然很多都是由原子組成的，但是不同的物體就具有不同的物理性質，比如有的物體易碎，有的物體導電，有的物體為立方結構，有的則為三角結構，不同的物體具有不同的物理性質[3]。晶體的結構在發生改變后，會使物體的物理性質發生改變，是有些導體物體變為絕緣體，有些順磁物體變為磁鐵物體，晶體的結構發生改變決定著物體的物理性質的改變。因此，壓力、磁場以及晶體的結構對物理性質的影響起著決定性的作用。

3.凝聚態物理的發展及研究

凝聚態實際上就是指固態和液態，比如液晶、凝膠等物體既不是單純的固態，也不是單純的液態，它們的形態介于固態和液態之間，有些物體的一定的溫度下也會發生物理性質的改變，成為一種特殊的量子態，對于物體的這些狀態就形成了物體的凝聚態。凝聚態物理在固體物理的基礎上進一步的發展，主要是研究物體的凝聚態科學。人們通過固體和液體、微觀結構和微觀粒子的性質和規律，創造了物體凝聚態科學。凝聚態物理的研究包括對晶體、非晶體、準晶體以及對液體、液態和固態之間凝聚像的研究，是對多個粒子在一定條件下形成凝聚態物質的研究。在50多年以前，人們就通過不同的材料對凝聚態物理進行了不同的研究，凝聚態物理也取得新的發展，而且所研究的對象及內容也愈來愈復雜，這是物理學的巨大挑戰[4]。在極低的溫度下，金屬或合金的電阻也會下降，超導也會隨溫度降低而出現不同的現象。凝聚態物理在低溫條件下的研究曾經在全世界都取得了非常大的進展，許多的物理現象都將通過凝聚態物理研究而被發現，凝聚態物理的重要性在整個世界來說都是非常大的，它是高科技發展的基礎。

物質在形態上可以分為氣態、固態、液態三大類，而凝聚態物理主要研究固態和液態，在物理研究中占了重要地位，從固體物理到凝聚態物理的發展是物理科學的進步，凝聚態物理仍在繼續發展和研究中，它的研究內容將會越來越深，越來越豐富。

參考文獻：

[1]方前鋒，王先平，吳學邦等.內耗與力學譜基本原理及其應用[J].物理，2011，40（12）：786-793.

[2]劉寧，嚴國清，朱光等.Gd摻雜對La0.67Sr0.33C0O3、La0.67Sr0.33MnO3體系磁行為的影響[J].稀有金屬材料與工程，2012，41（1）：19-23.

[3]王斌，李健偉，衛亞東等.石墨烯帶正常-超導結的量子輸運[J].深圳大學學報（理工版），2014，26（2）：111-118.

[4]凡瑞霞，曹偉濤.同步輻射在凝聚態物理中的應用探析[J].科教導刊，2012，32（33）：113-114.