Fizyka ciała stałego
Fizyka ciała stałego to dział fizyki, który koncentruje się na badaniu ciał stałych, czyli materiałów zachowujących swój kształt w określonych warunkach. Stanowi część szerszej dziedziny fizyki materii skondensowanej.
W ciałach stałych atomy i cząsteczki mają ustalone pozycje, wykonując jedynie drgania wokół średnich miejsc. Ułożenie atomów może tworzyć struktury o symetrii, co prowadzi do klasyfikacji materiałów jako kryształy, kwazikryształy lub ciała amorficzne. Kryształy mają regularne, powtarzające się wzory, podczas gdy kwazikryształy charakteryzują się nieperiodycznymi układami, a materiały amorficzne nie mają dalekozasięgowego uporządkowania.
Własności ciał stałych
Badania w fizyce ciała stałego koncentrują się na różnych własnościach materiałów, które są klasyfikowane według specyficznych dziedzin. Do najważniejszych z nich należą:
- Własności magnetyczne
- Przewodnictwo elektryczne
- Własności mechaniczne
- Własności optyczne
Właściwości te są opisywane przez różne stałe materiałowe, takie jak podatność magnetyczna, temperatura krytyczna i moduł Younga. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie nanotechnologią, która bada właściwości materiałów o rozmiarach nanometrycznych (10−9 metra).
Kluczowe zagadnienia w fizyce ciała stałego
- Ciała amorficzne
- Sieć krystaliczna
- Defekty sieci krystalicznej
- Kwazikryształy
- Model wolnych elektronów
- Rentgenografia strukturalna
- Struktura elektronowa
- Pasma elektronowe
- Fale Blocha
- Masa efektywna
- Dziura elektronowa
- Gaz Fermiego i poziom Fermiego
- Ciecz Fermiego
- Ekscyton
- Zjawiska transportu
- Przewodnictwo elektryczne
- Efekt Halla (klasyczny i kwantowy)
- Magnetoopór
- Nadprzewodnictwo
- Własności mechaniczne
- Model Debye’a
- Sprężystość
- Efekt Mößbauera
- Fonon
- Własności optyczne
- Optyka kryształów
Podsumowanie
Fizyka ciała stałego dostarcza kluczowych informacji na temat struktury i właściwości materiałów, co ma istotne znaczenie dla wielu dziedzin nauki i technologii, w tym nanotechnologii i elektroniki.
