Оглавление
- 1 Мягкая материя
- 1.1 Фазы и фазовые переходы
- 1.2 Мягкие материалы
- 1.3 История и вклад
- 1.4 Отличительная физика
- 1.5 Классы мягких материалов
- 1.6 Жидкие кристаллы
- 1.7 Биологические мембраны
- 1.8 Экспериментальная характеристика
- 1.9 Методы рассеяния
- 1.10 Вычислительные методы
- 1.11 Микроскопия
- 1.12 Приложения
- 1.13 Историческое развитие
- 1.14 Полный текст статьи:
- 2 Мягкая материя
Мягкая материя
-
Фазы и фазовые переходы
- Фазы: твердый, жидкость, газ, плазма, конденсат Бозе-Эйнштейна, бозе-газ, фермионный конденсат, ферми-газ, ферми-жидкость, сверхтвердый, сверхтекучесть, жидкость Латтингера, временной кристалл
- Фазовые переходы: QCP (контроль качества), структура электронного диапазона, плазма, изолятор, изолятор Мотта, полупроводник, полуметалл, проводник, сверхпроводник, термоэлектрический, пьезоэлектрический, сегнетоэлектрик, топологический изолятор, полупроводник без спиновых щелей, квантовый эффект Холла, вращающийся эффект Холла, эффект Кондо, диамагнетик, супердиамагнетик, парамагнетик, суперпарамагнетик, ферромагнетик, антиферромагнетик-метамагнетик, вращающееся стекло, фонон, экситон, плазмон, поляритон, полярон, магнон, ротон
-
Мягкие материалы
- Мягкие материалы: жидкости, коллоиды, полимеры, пены, гели, гранулированные материалы, жидкие кристаллы, плоть, биоматериалы
- Преобладающее физическое поведение при энергии, сравнимой с тепловой энергией при комнатной температуре
- Энтропия считается доминирующим фактором
- Взаимодействие с поверхностями без внешнего сжимающего усилия
-
История и вклад
- Пьер-Жиль де Жен получил Нобелевскую премию за открытие методов изучения упорядоченности в мягких материалах
- Альберт Эйнштейн и Герман Штаудингер внесли значительный вклад в понимание мягких материалов
- Использование гидрогеля в биомедицине предложено в 1960 году
-
Отличительная физика
- Самоорганизация в мезоскопические структуры
- Мезоскопический масштаб физических структур
- Легкость деформации и влияние низкоэнергетических взаимодействий
- Самосборка и динамическая самосборка
-
Классы мягких материалов
- Полимеры: синтетические пластмассы, натуральные волокна, каучуки, биологические белки
- Пены: жидкости или твердые вещества с газом, полости, применение в изоляции, текстиле, биомедицине, автомобилестроении
- Гели: нерастворимые полимерные каркасы, функционализирующие гели, память формы, избирательное связывание молекул
- Коллоиды: нерастворимые частицы в среде, исследования организации вещества
- Жидкие кристаллы: текучесть, оптические свойства, применение в дисплеях и электронике
-
Жидкие кристаллы
- Состоят из белков, молекул или полимеров
- Обладают свойствами жидкости и могут быть выровнены по форме, близкой к кристаллической
- Способны самопроизвольно нарушать симметрию
- Применяются в оптических устройствах, таких как LCD
-
Биологические мембраны
- Состоят из фосфолипидов, самоорганизующихся в двухслойную структуру
- Локализованная энергия обеспечивает упругую деформацию
-
Экспериментальная характеристика
- Важность мезомасштабных структур для определения свойств мягких материалов
- Реологические свойства используются для исследования физических изменений
- Биологические системы исследуются с помощью рентгеновской и нейтронной кристаллографии
- Спектроскопия ядерного магнитного резонанса для понимания структуры и подвижности липидов
-
Методы рассеяния
- Широкоугольное рентгеновское рассеяние, малоугловое рентгеновское рассеяние, нейтронное рассеяние и динамическое светорассеяние
- Определяют распределение частиц по размерам, форму, кристалличность и диффузию компонентов
- Ограничения в применении к изотропным и разбавленным образцам
-
Вычислительные методы
- Используются для моделирования и понимания систем из мягкой материи
- Позволяют строго контролировать состав и окружение структур
- Ограничены пригодностью для данной системы и требуют проверки на соответствие экспериментальным результатам
-
Микроскопия
- Оптическая микроскопия для изучения коллоидных систем
- Просвечивающая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия для характеристики форм мягкого вещества
- Флуоресцентная микроскопия для гидрогелей
- Микроскопия в поляризованном свете для жидких кристаллов
-
Приложения
- Жидкие кристаллы используются в LCD, перестраиваемых фильтрах и термометрах
- Активные жидкие кристаллы с самодвижущимися элементами
- Полимеры применяются в материаловедении, гидрогели в 3D-печати и биомедицине
- Пены используются в изоляции, подушках, косметике и биомедицине
-
Историческое развитие
- Биофизика как направление исследований мягкой материи
- Применение характеристик мягкого вещества для понимания биологических тем, таких как подвижность мембран и реологические свойства крови