凝聚态物理学的研究内容

Question

如题所述

Answer 1

凝聚态物理学的基本任务在于阐明微观结构与物性的关系，因而判断构成凝聚态物质的某些类型微观粒子的集体是否呈现量子特征（波粒二象性）是至关紧要的。电子质量小，常温下明显地呈现量子特征；离子或原子则由于质量较重，只有低温下（约4K）的液氦或极低温下（μK至nK）的碱金属稀薄气体，原子的量子特征才突出地表现出来。这也说明为何低温条件对凝聚态物理学的研究十分重要。微观粒子分为两类：一类是费米子，具有半整数的自旋，服从泡利不相容原理；另一类是玻色子，具有整数的自旋，同一能态容许任意数的粒子占据。这两类粒子的物理行为判然有别。 软物质又称为复杂液体，是介于固体与液体之间的物相，液晶、乳胶、聚合物等均属此类。软物质大都是有机物质，虽然在原子尺度上是无序的，但在介观尺度上则可能出现某种规则而有序的结构。如液晶分子是杆状的，尽管其质心不具有位置序，但杆的取向却可能是有序的。又如聚合物是由柔软的长链分子所构成，由于长程无序的关联性，因而遵循了类似于临界现象的标度律。20世纪70—80年代液晶物理学和聚合物物理学的建立，使凝聚态物理学从传统的硬物质成功地延拓到软物质。软物质在微小的外界刺激（温度、外场或外力）下有显著的响应是其物性的特征，从而产生明显的实用效果。一颗纽扣电池可驱动液晶手表数年之久，就是证明。软物质变化过程中内能变化甚微，熵的变化十分显著，因而其组织结构的变化主要由熵来驱动，和内能驱动的硬物质迥然有别。熵致有序和熵致形变乃是软物质自组装的物理基础。 　　有机物质（小分子和聚合物）的电子结构与电子性质也受到广泛的重视。有机发光器件和电子器件正在研制开发之中。