Физика твердого тела
-
Определение и методы
- Физика твердого тела изучает твердые материалы с помощью химии твердого тела, квантовой механики, кристаллографии, электромагнетизма и металлургии.
- Это крупнейший раздел физики конденсированных сред.
-
Свойства твердых тел
- Твердые материалы формируются из плотно упакованных атомов, которые взаимодействуют, определяя механические, тепловые, электрические, магнитные и оптические свойства.
- Атомы могут располагаться в правильном геометрическом порядке (кристаллы) или нерегулярно (аморфные твердые вещества).
-
Кристаллическая структура и свойства
- Кристаллическая структура влияет на свойства материалов.
- Кристаллические материалы могут быть поликристаллическими или монокристаллическими.
- Дефекты в кристаллах определяют электрические и механические свойства.
-
Электронные свойства
- Электропроводность и теплоемкость исследуются с помощью физики твердого тела.
- Модель Друде объясняет электропроводность и эффект Холла, но переоценивает теплоемкость.
- Модель свободных электронов объясняет теплоемкость, но не существование изоляторов.
- Модель почти свободных электронов объясняет существование проводников, полупроводников и изоляторов.
-
Современные исследования
- Современные темы включают высокотемпературную сверхпроводимость, квазикристаллы, вращающееся стекло, сильно коррелированные материалы, двумерные материалы и наноматериалы.
-
История
- Физика твердого тела появилась в 1940-х годах с созданием Отдела физики твердого тела в Американском физическом обществе.
- После Второй мировой войны в Европе и США возникли крупные сообщества физиков твердого тела.
- В 1970-х и 1980-х годах физика твердого тела стала разделом физики конденсированных сред.