从固体物理到凝聚态物理研究

康路

【摘要】本文介绍固体物理的重要意义，分析了压力、磁场以及晶体的结构对物理性质的影响，并对凝聚态物理进行研究。

【关键词】固体物理 晶体 凝聚态物理

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0163-02

固体在人们的日常生活中随处可见，它与人们的生活密不可分，在几千年前，人们就利用石头、青铜等固体来打造器具，经过几千年的文化进步，从固体物理进而发展出凝聚态物理，下面就固体物理和凝聚态物理作出浅析。

1.固体物理的重要作用

固体包括晶体和非晶态固体，是由大量原子、离子或分子凝聚而成的，固体的特征很明显，具有刚性、能承受切应力，而且是自持形状，相对稳定而紧密的。人类通过对科学的研究与实践，发现物理的规律。晶体的排列方式具有规律性，却又千变万化，晶体可以归纳为单斜、三斜、三角、四角、六角、立方、正交七大晶系[1]。晶体由晶格点阵系统和自由电子系统两个子系统组成。其中晶格点阵系统中的原子振动声波具有一定的波长，在量子论中晶格波的运动可以用声子来代表，而声子的频率也就是晶格波的运动频率就是波长的倒数。

固体物理学包括物体的结构、晶体结构中原子的运动、晶格振动、半导体物理、超导电性等。固体物理学将微观与宏观联系到一起，对微观结构和粒子间的相互作用作出研究，对量子力学也作出研究，通过几千年的研究，形成现代的物理学科。固体物理学通过漫长的时间来进步，从材料科学到半导体的研究，从纳米科技到半导体超晶体概念，固体物理学的发展非常巨大。纳米技术被广泛用于人们的生活中，特别是在现代21世纪的科学中，纳米技术发挥着相当重要的作用[2]。掌握了纳米技术能使国家发展更迅速。人们通过对超导体的研究，研究出高温超导体的作用及用途，比如超导磁悬浮列车、超导电子计算机等。现代社会的技术不断发展，物理学在生活中的意义越来越重大。

2.压力、磁场以及晶体的结构对物理性质的影响

压力对物理性质的影响首先是表现在对施加压力的晶体体积变小，因为晶体是有大量原子组成的，原子之间存在一定的间距，那么对晶体加压，晶体体积变小，实际上是组成晶体的原子之间的间距变小了，如果施加的压力越大，间距会变得越小，甚至使晶體的形态发生细微的改变，压力能够改变物理性质，磁场也能够改变组成晶体的原子之间的磁矩，改变磁矩之间的相互作用，使晶体的物理性质发生改变。晶体的结构对物理性质的影响更大，晶体虽然很多都是由原子组成的，但是不同的物体就具有不同的物理性质，比如有的物体易碎，有的物体导电，有的物体为立方结构，有的则为三角结构，不同的物体具有不同的物理性质[3]。晶体的结构在发生改变后，会使物体的物理性质发生改变，是有些导体物体变为绝缘体，有些顺磁物体变为磁铁物体，晶体的结构发生改变决定着物体的物理性质的改变。因此，压力、磁场以及晶体的结构对物理性质的影响起着决定性的作用。

3.凝聚态物理的发展及研究

凝聚态实际上就是指固态和液态，比如液晶、凝胶等物体既不是单纯的固态，也不是单纯的液态，它们的形态介于固态和液态之间，有些物体的一定的温度下也会发生物理性质的改变，成为一种特殊的量子态，对于物体的这些状态就形成了物体的凝聚态。凝聚态物理在固体物理的基础上进一步的发展，主要是研究物体的凝聚态科学。人们通过固体和液体、微观结构和微观粒子的性质和规律，创造了物体凝聚态科学。凝聚态物理的研究包括对晶体、非晶体、准晶体以及对液体、液态和固态之间凝聚像的研究，是对多个粒子在一定条件下形成凝聚态物质的研究。在50多年以前，人们就通过不同的材料对凝聚态物理进行了不同的研究，凝聚态物理也取得新的发展，而且所研究的对象及内容也愈来愈复杂，这是物理学的巨大挑战[4]。在极低的温度下，金属或合金的电阻也会下降，超导也会随温度降低而出现不同的现象。凝聚态物理在低温条件下的研究曾经在全世界都取得了非常大的进展，许多的物理现象都将通过凝聚态物理研究而被发现，凝聚态物理的重要性在整个世界来说都是非常大的，它是高科技发展的基础。

物质在形态上可以分为气态、固态、液态三大类，而凝聚态物理主要研究固态和液态，在物理研究中占了重要地位，从固体物理到凝聚态物理的发展是物理科学的进步，凝聚态物理仍在继续发展和研究中，它的研究内容将会越来越深，越来越丰富。

参考文献：

[1]方前锋，王先平，吴学邦等.内耗与力学谱基本原理及其应用[J].物理，2011，40（12）：786-793.

[2]刘宁，严国清，朱光等.Gd掺杂对La0.67Sr0.33C0O3、La0.67Sr0.33MnO3体系磁行为的影响[J].稀有金属材料与工程，2012，41（1）：19-23.

[3]王斌，李健伟，卫亚东等.石墨烯带正常-超导结的量子输运[J].深圳大学学报（理工版），2014，26（2）：111-118.

[4]凡瑞霞，曹伟涛.同步辐射在凝聚态物理中的应用探析[J].科教导刊，2012，32（33）：113-114.