物质结构和性质
主讲 陈晓峰
一、原子结构
1、实物微粒（分子、原子、质子、中子、电子等）的运动特征----波粒二象性
实物微粒没有同时确定的坐标和动量，不可能分辨出各个粒子的轨迹，能量只能处于某些确定的状态，能量的改变不能取任意的连续变化的数值，需用量子力学描述其运动规律。 2、原子核外电子运动的状态用波函数ψ描述，称之为原子轨道。2
ψ
表示原子核外空间
某点电子出现的概率密度，即单位体积内电子出现的概率（亦称为电子云）。
3、在解原子Schr ödinger 方程的过程中，引入了三个量子数n,l,m ，三者之间关系为
m l l n ≥+≥,1，n,l,m 的取值分别为：
n=1, 2, 3, 4⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 电子层: K L M N
l =0, 1, 2, 3, ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ n-1, n 个值
亚层: s, p, d, f ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
m=0, ±1, ± 2, ± 3 ⋅ ⋅ ± l (2l +1)
4、电子的自旋运动用自旋量子数m s 描述，取值为 2
1±=s m
5、周期表中每一周期元素原子最外层的电子排布从ns 1
到ns 2
np 6
，呈现出周期性重复。
题一、某一周期的稀有气体原子最外层电子构型为4s 2
4p 6，该周期有四种元素A,B,C,D ，
已知它们最外层电子数分别为2，2，1，7，A,C 的次外层电子数为8，B,D 的次外层电子数为18，则A Ca B Zn C K D Br .
题二、1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三个新元素。按已知
的原子结构规律，118号元素应是第 七 周期第_零_族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是_气_（气、液、固选一填入）态。近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第_八_周期第VIA 族元素
题三、试根据原子结构理论预测：
（1）第八周期将包含多少种元素？ 50
（2）原子核外出现第一个5g 电子的元素的原子序数是多少？ 121
（3）根据电子排布规律，推断原子序数为114号新元素的外围电子构型，并指出它可
能与哪个已知元素的性质最为相似。
外围电子构型7s2 7p2 ,与铅的性质应最为相似。
题四、从元素周期表中每一周期最后一个元素的原子序数2、10、18、36、54等推测第十周期最后一个元素的原子序数为
（1）200 （2）770 （3）290 （4）292
二、晶体结构
晶体是由原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。晶体的特点⑴均匀性；⑵各向异性；⑶自范性；⑷有明显确定的熔点；⑸有特定的对称性⑹使X射线产生衍射。
晶胞是晶体中最小的结构重复单元，形状为平行六面体。整个晶体是由晶胞并置堆砌而成。
根据质点间作用力的不同，晶体可分为金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。
金属晶体可以用等径圆球堆积模型来讨论。离子晶体可以看作大离子进行等径球密堆积，小离子填充在相应空隙中形成。
金属晶体堆积方式及性质小结
堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例
面心立方最密
面心立方74% 12 Cu、Ag、Au 堆积(A1)
六方74% 12 Mg、Zn、Ti 六方最密
堆积(A3)
体心立方68% 8(或14) Na、K、Fe 体心立方密堆
积(A2)
面心立方34% 4 Sn 金刚石型堆积
(A4)
简单立方堆积简单立方52％ 6 Po
题五、目前已发现硼化镁在39K呈超导性，该发现可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
（1）由图可确定硼化镁的化学式为： 。
（2）在图右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）
。
图 硼化镁的晶体结构示意图
题六、某离子晶体晶胞结构如图所示，●x 位于立方体的顶点，○y 位于立方体的中心，
试分析：
（1）晶体中每个y 同时吸引着多少个x ？（4）每个x 同时吸引着多少个y ？（8）
该晶体的化学式为？（xy 2）
（2）晶体中在每个x 周围与它最接近且距离相等的x 共有多少个？（12） （3） 晶体中距离最近的2个x 与1个y 形成的夹角∠xyx 角度为多少？（109°28ˊ）
（4）该晶体的摩尔质量为M g·mol -1，晶体密度为ρ g·cm -3
，阿佛加德罗常数为
N A ，则晶体中两个距离最近的x 中心间的距离为多少？（）
题七、研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d ，以钠离子为中心，则：
（1） 第二层离子有 个，离中心离子的距离为 d ，它们是 离子。
（2）已知在晶体中Na ＋离子的半径为116pm ，Cl －
离子的半径为167pm ，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。
（3）纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。
（4）假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比
a ＝
b ≠
c ，c 轴向上
题八、已知Fe x O晶体的晶胞结构为NaCl型
，由于晶体缺陷，x的值小于1。测知Fe x O晶体密度 为5.71g·cm-3，晶胞边长为4.2810-10m （铁原子量为55.9，氧原子量为16）。求：
（1）Fe x O中x的值（精确至0.01）。（x=0.92）
（2）晶体中的Fe分别为Fe2+和Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+所占分数为多少？
（精确至0.001。）（82.6%）
（3）写出此晶体的化学式。(Fe2+0.76Fe3+0.16)
（4）描述Fe在此晶体中占据空隙的几何形状（即与O2-距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状）。(Fe在晶体中占据空隙的几何形状为正八面体)。
（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为多少？(3.0310-10m)
三、分子结构和分子间作用力
１、杂化轨道理论
（1）原子在形成分子时，为了增强成键能力使分子稳定性增加，趋向于将同一原子中能量相近的不同类型原子轨道重新组合成能量、形状和方向与原来不同的新的原子轨道.这种重新组合的过程称为杂化，杂化后的原子轨道称为杂化轨道。
（2）杂化轨道的特性:
①只有能量相近的轨道才能互相杂化。
常见的有:ns np nd
(n-1)d ns np
②杂化轨道的成键能力大于未杂化轨道。
③参加杂化的原子轨道的数目与形成的杂化轨道数目相同。
④不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同
2、价层电子对互斥理论（VESPR）
对ABm型分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键电子对和孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥
力最小，分子体系能量最低。
3、分子轨道理论
当原子结合形成分子时，原子轨道以一定的方式重叠形成分子轨道。能量比原子轨道低的分子轨道为成键分子轨道；能量比原子轨道高的分子轨道为反键分子轨
道。分子轨道的数目等于组成分子的各原子轨道数目之和。原子轨道形成分子轨道
应遵循三个条件：(1)对称性匹配(2)能量相近(3)最大重叠。电子在分子轨道中的
排布遵循Pauli不相容原理、能量最低原理和Hund规则。
题九、元素氙（Xe）不是化学惰性的，它能与一些电负性大的元素（如氧和氟）形成一系列化合物。氙与量不等的氟反应，生成XeF2和XeF4。这些化合物在不同条件下和水进一步反应产生XeO3和XeO4等化合物并混有像XeOF4那样的化合物。用VSEPR模型估计上述五种氙的化合物的结构。
题十、根据同核双原子分子的电子组态可以预见分子及离子的性质。已知及O2其离子的键能有如下数据，请画出它们的对应关系。
O2 O2- O22- O2+
键能/ kJ·mol-1 493.5 626.1 138.1 392.9
题十一、已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它的晶体是分子晶体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？
题十二、A和B两种物质互相溶解的关系如图1所示，横坐标表示体系的总组成，纵坐标为温度，由下至上，温度逐渐升高。T1时a是B在A中的饱和溶液的组成，b是A在B中的饱和溶液的组成（T2时相应为c、d）。T3为临界温度，此时A 和B完全互溶。图中曲线内为两相，曲线外为一相（不饱和液）。某些物质如H2O和(C2H5)3N，C3H5(OH)3和间-CH3C6H4NH2有低的临界温度（见示意图2）。
请根据上述事实，回答下列问题：
（1）解释图1中T3存在的原因。
（2）说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的原因。
（3）描述图2所示的两对物质的互溶过程。
T3
T2 c d
T1 a b
18.5 C
A 100% 80% 60% 40% 20% 0% H2O (C2H5)3N
0% 20% 40% 60% 80% 100% B
图1 图2
物质结构和性质 主讲 陈晓峰 一、原子结构 1、实物微粒（分子、原子、质子、中子、电子等）的运动特征----波粒二象性 实物微粒没有同时确定的坐标和动量，不可能分辨出各个粒子的轨迹，能量只能处于某些确定的状态，能量的改变不能取任意的连续变化的数值，需用量子力学描述其运动规律。 2、原子核外电子运动的状态用波函数ψ描述，称之为原子轨道。2 ψ 表示原子核外空间 某点电子出现的概率密度，即单位体积内电子出现的概率（亦称为电子云）。 3、在解原子Schr ödinger 方程的过程中，引入了三个量子数n,l,m ，三者之间关系为 m l l n ≥+≥,1，n,l,m 的取值分别为： n=1, 2, 3, 4⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 电子层: K L M N l =0, 1, 2, 3, ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ n-1, n 个值 亚层: s, p, d, f ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ m=0, ±1, ± 2, ± 3 ⋅ ⋅ ± l (2l +1) 4、电子的自旋运动用自旋量子数m s 描述，取值为 2 1±=s m 5、周期表中每一周期元素原子最外层的电子排布从ns 1 到ns 2 np 6 ，呈现出周期性重复。 题一、某一周期的稀有气体原子最外层电子构型为4s 2 4p 6，该周期有四种元素A,B,C,D ， 已知它们最外层电子数分别为2，2，1，7，A,C 的次外层电子数为8，B,D 的次外层电子数为18，则A Ca B Zn C K D Br . 题二、1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三个新元素。按已知 的原子结构规律，118号元素应是第 七 周期第_零_族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是_气_（气、液、固选一填入）态。近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第_八_周期第VIA 族元素 题三、试根据原子结构理论预测： （1）第八周期将包含多少种元素？ 50 （2）原子核外出现第一个5g 电子的元素的原子序数是多少？ 121 （3）根据电子排布规律，推断原子序数为114号新元素的外围电子构型，并指出它可
第二章高分子的凝聚态结构 Structure of condensed state of polymer 12学时 ——引言 链结构：单个分子的结构和形态 凝聚态结构：分子群体的结构和形态。指高分子链之间的排列和堆砌结构。也称为“超分子结构”。 链结构：决定材料的基本性能，间接影响使用性能。 凝聚态结构：决定材料的本体性能，直接影响使用性能。 例子——砖和建筑物的关系 用质量好的砖盖的房子不一定坚固。譬如结构不好，水泥不好，歪了斜了。。。 质量稍差的砖，好好盖的话房子也会比较坚固。 材料——分子群体——承担负荷的不是单个分子，而是分子群体。 材料的结构应该均匀（各部分整齐划一），不希望在某些位置出现明显缺陷。因为材料的破坏总是从最薄弱的位置发生和发展的。 凝聚态结构包括： 晶态结构（crystalline structure） 非晶态结构（non-crystalline structure） 取向结构（oriented structure） 共混物结构（织态结构）（texture structure） 在实际材料中，它们或共存或单独存在，多方面地影响材料的性能。 目的和意义： 了解凝聚态结构特征——物理力学性能的关系 掌握凝聚态结构——加工成型条件的关系——指导生产加工和应用 §3.1 高聚物的分子间作用力 单个分子——（分子间作用力）——〉凝聚态（固态和液态） Note：高分子材料只有凝聚态，没有气态。说明。。。 一、分子间作用力的类型 分子间的作用力包括范德华力和氢键。 范德华力——存在于分子之间或分子内非键合原子间的一种相互吸引的作用力。 包括静电力、诱导力、色散力。 （1）静电力：极性分子——极性分子之间的引力。（永久偶极之间） 极性分子具有永久偶极，静电相互作用与分子偶极的大小和定向程度有关。温度升高，定向
稀土发光材料 稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。具有未充满的4f壳层的稀土原子或离子，其光谱大约有30 000条可观察到的谱线，它们可以发射从紫外光、可见光到红外光区的各种波长的电磁辐射。稀土离子丰富的能级和4f电子的跃迁特性，使稀土成为巨大的发光宝库，从中可发掘出更多新型的发光材料。 稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。稀土发光材料的应用会给光源带来环保节能、色彩显色性能好及长寿命的作用，有利于推动照明显示领域产品的更新换代。 稀土发光材料具有很多优点：发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级；物理和化学性能稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用。正是这些优异的性能，使稀土化合物成为探寻高新技术材料的主要研究对象。目前，稀土发光材料广泛应用于照明、显示、显像、医学放射图像、辐射场的探测和记录等领域，形成了很大的工业生产和消费市场规模，并正在向其他新兴技术领域扩展。 近年来,研究发现,利用突光分子与金、银等贵金属纳米粒子之间的相互作用,可以使荧光分子的发光强度成倍增加,甚至有文献报道可
以增加上千倍,这一现象称为金属增强荧光。在贵金属纳米粒子调制 荧光分子的光谱辐射过程中,主要是对荧光分子的辐射衰减速率、量 子产率、发光寿命进行调制,适当条件下表现出荧光增强效应。 荧光的猝灭(熄灭)一词，从广义上说，指的是任何可使某给定荧光物质的荧光强度降低的作用，或者任何可使荧光强度不与荧光物质的浓度呈线性关系的作用。从狭义上说，指的是荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子之间的相互作用，导致荧光强度降低的现象。与荧光物质发生相互作用而使荧光强度降低的物质，称为猝灭剂。荧光猝灭的形式很多，机理也比较复杂。 表面等离子激元(surfaceplasmon polaritons，SPPs)就是局域在金属表面的一种由自由电子和光子相互作用形成的混合激发态¨。．在这种相互作用中，自由电子在与其共振频率相同的光波照 射下发生集体振荡．这种表面电荷振荡与光波电磁场之间的相互作用就构成了具有独特性质的SPPs。 稀土就是化学元素周期表——镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧 系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。这些元素之间有很相似的物理和化学性质,所以将其 统称为“稀土元素”。通常用“RE”表示,用“Ln”单独表示镧系元素。 stober方法是一种合成单分散硅颗粒的物理化学方法，由Werner St?ber等人最先发现。一般是指通过将TEOS加入乙醇和氨水中生成纳米硅颗粒的方法。
凝聚态物理的范式 邱艳 2010020241 凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。基于Landau, Anderson 等的贡献，在凝聚态物理学中提出了新的范式。和原先固体物理学的范式相比较，这一新范式强调了多体效应，而对称破缺占据了中心地位。Landau 的对称破缺概念可简述如下：在某特定的物态中，某一对称元素的存在与否是不容模棱两可的。在原对称相中某一对称元素的突然丧失将对应于发生相变，导致低对称性相的出现。对称破缺意味着出现有序相，其序参量值不等于零。序参量为某一物理量的平均值，可以是标量或矢量；在高温相它为零，在低温相为一有限值，而临界温度Tc 标志二级相变发生的温度。序参量被用来定性地和定量地描述低对称相相对于原对称相的偏离。日常生活中对称破缺的例子如不同种类的粒子、不同种类的相互作用，乃至人类生存的是恐吓物质世界以及整个复杂纷纭的自然界，都是对称破缺的产物，如生命起源过程中DNA 的左右镜像对称破缺等。下面我举一个物理中电磁对称破缺的例子。 电与磁是物理学中一对孪生兄弟，是人类早就认识的两种现象。电磁现象中存在对称性 ，如“电动生磁，磁动生电”就是电磁对称性的明显例证，另外，在无源空间中，Maxwell 方程为： ()00D t D H B t ????=?????????????=?=???? B Ｅ=- １ 对场量作如下变换 ()E D ''''→→→→ E D ２ 代入方程（1），则有 ()0B E t D H D t ???'?'??=-?????????'??=-'?=???? B =0 ３ 显见无源麦氏方程在(2)式的变换下，只不过改变了方程的次序而已，而在有缘场中Maxwell 方程为： ()0D t D H J B t ρ????=?????????????=+?=???? B Ｅ=- ４ 如再作(2)式变换所得方程显然与(4)式不同，这和有源空间电磁对称性的破坏是
凝聚态物理学的基础理论 凝聚态物理学是研究固体和液体的性质的学科，它的基础理论 涵盖了各种物理现象，例如磁学、电学、光学和力学等。它通过 对凝聚态物质的微观结构和宏观行为的研究，揭示物质的基本性 质和特征，并为接下来的材料研究和应用提供了重要的理论基础。 凝聚态物理学的基础理论主要包括几个方面：晶体结构、零温 下的凝聚态理论和有限温下的凝聚态理论。 首先，晶体结构是凝聚态物理学的重要组成部分。晶体是固体 中最有序的结构，具有周期性排列的原子或离子结构。对晶体结 构的研究是探索宏观性质和反映微观结构的关键。因此，晶体结 构理论是凝聚态物理学的基础，用来揭示凝聚态物质中原子或分 子的次微观结构。 其次，零温下的凝聚态理论涉及到纯净晶体的研究。它的核心 是布里渊-博尔兹曼-玻尔兹曼方程和费米-迪拉克方程。布里渊-博 尔兹曼-玻尔兹曼方程描述的是凝聚态物质中的非玻色化行为。在 零温下，费米子的泡利排斥力使得他们的波函数不可能取到相同 的状态。费米-迪拉克方程研究的是单个电子在晶体中的运动和能量，此方程可用于解释晶体中电子的导电性。
最后，有限温下的凝聚态理论涉及了物质的热力学和物理性质，由此可以推导出许多符合实际现象的规律。凝聚态物质的热力学 行为由统计力学描述，其中有两种相互影响的统计方法：玻尔兹 曼统计和费米-狄拉克统计。玻尔兹曼统计适用于声子、自旋波和 凝聚态中的精细结构，费米-狄拉克统计适用于电子气体和能带论。 除了上述理论之外，还有许多其他的理论方法用于研究凝聚态 物质的性质和行为。例如，格林函数方法可用于处理一系列问题，如热力学、电子传输和激发，而近似方法可用于处理实际问题、 寻找物理规律和发展模型。 总之，凝聚态物理学的基础理论奠定了我们认识物质的基础。 从基本的晶体结构到零温下的凝聚态理论，再到有限温下的凝聚 态理论，每个领域都在推动物理学的前沿，为未来的材料科学和 应用研究提供了重要的理论基础。我们期待着未来对这些重要物 理概念的深入研究，以解开物质的更多秘密和创新的应用。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/5819300812.html, 凝聚态物理学中的基本概念 作者：李晗宇 来源：《求知导刊》2017年第12期 摘要：文章分析了凝聚态物理学这一学科的历史沿革和它在当代的发展现状，介绍了凝 聚态物理学的理论基础，集中分析了凝聚态物理学的研究内容，提出凝聚态物理学在当代以及未来的发展方向，旨在解释清楚凝聚态物理学的概念，帮助学生学习、理解相关内容。 关键词：凝聚态物理学；固体物理学；基本概念 中图分类号：O469 文献标识码：A 一、凝聚态物理学的起源和发展 1.凝聚态物理学的起源 凝聚态物理学的前身是固体物理学，固体物理学的研究对象是固体，包括它的物理性质、微观结构、各种内部运动以及彼此之间的关系。固体物理学的一个重要的理论基石为建立在单电子近似的基础上的能带理论，于1928年由布洛赫研究提出，周期结构中波的传播是能带理论的核心概念，基本建立了固体物理学的理论范式。 2.凝聚态物理学的发展 凝聚态物理学诞生于19世纪70年代，在19世纪80至90年代之间逐步发展，最终取代 固体物理学这个概念。凝聚态物理学的诞生弥补了当时固体物理学研究存在的不足之处。 凝聚态物理学从微观的角度研究凝聚态物质的物理性质、结构和各种运动以及彼此之间的关系。凝聚态物理学的理论基础是相互作用多粒子理论，与固体物理学相比，凝聚态物理学的研究除了扩大研究对象范围，还有一些概念的迁移和发展。 二、凝聚态物理学的理论基础 凝聚态物理学以固体物理学研究为基础，L·朗道和P·安德森这两位科学家对凝聚态物理学的发展具有重要的影响。L·朗道提出了凝聚态物理学的主要的理论范式即对称性破缺，并引入序参量和元激发，使之普遍化。P·安德森在研究著作中强调了对称破缺和元激发的重要性，并补充提出了广义刚度、重正化群等理论。 三、凝聚态物理学的研究内容 凝聚物理学主要研究物质的微观结构与物理性质的相互关系，研究内容较为广泛。
凝聚态物理 凝聚态物理是研究固体和液体中的物质行为的一门科学。它关注物质的结构、性质和相互作用，并探索物质的宏观行为和微观机制。作为物理学的一个重要分支，凝聚态物理在材料科学、纳米技术、能源和信息技术等领域有着广泛应用。 凝聚态物理主要研究物质的电子结构、热力学性质、磁 性和超导性等。在材料科学中，了解物质的电子结构可以帮助我们更好地设计和合成材料，以实现特定的性能。研究热力学性质可以揭示物质的相变行为以及材料的稳定性和可逆性。而研究磁性和超导性有助于我们理解和开发新型的存储器件和能源材料。 作为宏观物理学的一个分支，凝聚态物理也研究物质的 宏观行为，如固体的力学性质、热传导和电导。了解这些性质有助于我们理解物质的力学性能和热学性能，并为材料的设计和应用提供指导。 凝聚态物理的研究方法主要包括理论计算、实验观察和 材料制备。理论计算可以通过数学模型和计算机模拟预测和解释物质的性质和现象。实验观察通过各种仪器和手段对材料进行表征和测量，以验证理论的预测。材料制备则是将研究所需的物质合成和制备出来，以进行实验研究和应用开发。 凝聚态物理的研究领域非常广泛，包括但不限于固体物理、液体物理、低温物理、光电子学、表面科学和量子材料等。这些领域的研究对于理解和应用物质的基本性质具有重要意义。凝聚态物理的研究成果不仅为科学界提供了新的认识和理解，
也为技术应用和产业发展提供了重要的支持。 总之，凝聚态物理是研究物质行为的一门重要学科，它揭示了物质的结构、性质和相互作用的基本规律，对于材料科学和技术应用具有重要意义。未来，随着科学技术的不断发展和深入，凝聚态物理将继续为我们揭示更多奇妙的物质世界。
第2章聚合物的凝聚态结构 凝聚态指物质的物理状态，通常包括固态、液态和气态。(0注意与相态的区别。) 高分子的凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态。对于柔性聚合物：包括晶态、非晶态。刚性聚合物：包括晶态、液晶态、非晶态。 分子间作用力强弱的表征：内聚能密度。 内聚能：克服分子间作用力，1mol 的凝聚体汽化时所需的能量。 E＝△HV－RT 式中：△HV：摩尔蒸发热， RT：汽化时所做的膨胀功。 内聚能密度(cohesive energy density ,CED)：单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。 式中：Vm－摩尔体积。 聚合物的 CED 的测定： （1）最大溶胀比法； （2）最大特性粘度法。 一般 CED 300J/cm3 以下，橡胶； 300－400 J/cm3，塑料； 400 J/cm3 以上，纤维、工程塑料。 2.1晶态结构 空间点阵、晶胞和晶系： 在结晶学中，把组成晶体的质点抽象成为几何点，由这些等同点集合而成的点阵，称为空间点阵，或将这些集合所形成的格子叫做空间格子。 在空间格子中，可找出一个具有周期性排列的，大小与形状相等的，体积最小的平行六面体，这个最小单位格子用以表示晶体结构的基本单元，称为晶胞。 描述晶胞结构的六个参数：a，b，c，α，β，γ (平行六面体的三边的长度及它们之间的夹角)。晶体七种类型：立方，四方，斜方(正交)，单斜，三斜，六方，三方(菱形)。
图2－1晶面指数晶面的标记——密勒(Miller)指数或晶面指数。 一晶面与晶轴a，b，c分别相交于M1，M2，M3三点，相应的截距为OM1＝3a，OM2＝2b，OM3＝1c，全为单位向量的整数倍。如取三个截距的倒数1/3，1/2，1/1，通分后则得2/6，3/6，6/6，弃去共分母，取2，3，6作为M1，M2，M3晶面的指标，则(2，3，6)即为该晶面的密勒指数。 晶体：物质的重复单元在空间呈三维有序的周期性排列。重复单元：原子、分子、离子、链节。2.1.2聚合物的晶体结构 几种典型的聚合物晶体结构： （一）平面锯齿形结构 １、聚乙烯 聚乙烯分子链具有锯齿形的反式构象。聚乙烯在分子链方向的等同周期C=2.534 反式构象聚乙烯链上最近邻的非键合氢原子的最近距离D=2.5。 晶胞密度的计算： 式中：z—单位晶胞中单体数目；V—晶胞的体积； M—单体相对分子质量；NA—阿佛加德罗常数； 例：PE，斜方晶系，体心结构。 a＝0.74nm，b＝0.793nm，c＝0.253nm，z＝2 对PE如以代入上式可得＝1.00g/ml，而实测的聚乙烯密度，二者颇为一致。 聚乙烯分子链在晶格中排布的情况，晶格角上每一个锯齿形主链的平面和bc平面呈的夹角，而中央那个分子链和格子角上的每个分子链主轴平面成。 ２、聚酯 脂肪族聚酯：分子链中的 -COO- 部分是T型结构，其它部分是平面锯齿结构。
物理学中的凝聚态物理研究 物理学中的凝聚态物理是一个研究物质性质的重要领域，它探 究的是大量原子、分子以及它们之间的相互作用所呈现出的性质。理解凝聚态物理可以让我们更好地认识物质，进而探索物质在各 种环境下的行为。 那么，什么是凝聚态物理呢？凝聚态物理研究的是宏观物质及 其性质，即物质中数目众多的原子、分子的集体行为。从几个原 子中的微观层面，到成千上万个原子之间的集体行为，凝聚态物 理在此范畴内的研究尤为重要。 凝聚态物理中的研究领域非常广泛，如材料科学、天体物理学、生物物理学等。其中，材料科学是凝聚态物理领域中应用最为广 泛的分支，该领域研究的是材料中的物理性质，包括金属、陶瓷、半导体等，这些材料的性质对于我们的生产生活都非常重要。 凝聚态物理的研究还涉及到物质的相态变化，如液态、气态和 固态等。这些相态的变化是由于物质微观结构和相互作用的改变 导致的。例如，当实体物质被加热时，它会从固态转变为液态， 再转变为气态。凝聚态物理研究的就是这些相变现象的本质和特
点。同时，在研究相变性质中，我们也可以了解我们周围的物质是怎样组成的，并探讨物质的基本特性。 在凝聚态物理的研究中，最基础的是原子和分子的结构和运动方式。分子运动是由分子之间的相互作用力来控制的，而分子相互作用又和分子的大量运动方式息息相关。凝聚态物理在研究多粒子系统之间相互作用力的基础上，进一步研究集体现象，如固体的晶体结构、晶体缺陷、晶体声子传输等。这些集体现象使得我们对物质的研究更进一步。 凝聚态物理的研究还涉及到强关联体系，即在固体材料中，原子之间的相互作用比较强，电子相关紧密，导致了一些极为奇特的物性现象，例如超导、铁磁、铁电、多铁效应等。这些现象在磁性储存等技术中都有着重要的应用。 最后，凝聚态物理的研究离不开计算机模拟和实验手段。尤其是最近几年，随着计算机技术的发展和进步，模拟实验已经成为了凝聚态物理中非常重要的手段。可以预测物质的性质并进行模拟，使我们能够更快地找到最合适的实验条件，加速实验进程。
凝聚态物理学中的拓扑和准粒子研究 凝聚态物理学是研究物质在凝聚态下的行为的学科，拓扑和准粒子是其中的两 个重要研究方向。凝聚态物理学的研究对象包括各种材料，如金属、半导体、磁体、超导体等等。拓扑和准粒子的研究不仅有助于我们深入理解物质的本性，还具有重要的应用价值，例如在能源、电子器件、传感器等领域。 拓扑在凝聚态物理学中的应用 拓扑是一门数学学科，其研究的是各种形状的连续变化，而这些变化不会改变 器物体的一些基本属性，这些基本属性可以用拓扑不变量来描述。在凝聚态物理学中，拓扑不仅能够描述物质的几何形状，而且还能够描述物质的电学、磁学、光学等物理性质。 例如，在拓扑绝缘体中，只有表面上的电子能够自由移动，而体内的电子被束 缚住，因为它们处于不同的拓扑相中。这个现象被称为表面态。表面态是一种特殊的电子态，它可以带来许多有趣的性质。例如，在拓扑绝缘体中，表面态是非常稳定的，因为其存在不依赖于细节的拓扑保护。这使得拓扑绝缘体在量子计算和量子通讯中具有应用前景。 此外，拓扑半金属和拓扑超导体也是当今凝聚态物理学中的重要研究方向。拓 扑半金属具有金属和绝缘体之间的特殊性质，而拓扑超导体是指在其中有超导电性和拓扑结构共存的物质。这些特殊的物理性质使得这些材料在未来的电子设备、超导器件和能源传输中具有潜在的应用前景。 准粒子在凝聚态物理学中的应用 准粒子是一种在晶体中的集体运动激发，它的行为类似于自由电子。准粒子不 是真正的粒子，而是电子的集体运动状态。它们在凝聚态物理学中的应用非常广泛，例如在半导体器件中的应用。
在半导体器件中，激子是一种准粒子，它产生于半导体中的电子和空穴之间的相互作用。激子具有很强的相互作用和长寿命，因此在光学和电学中具有广泛的应用。例如，在太阳能电池中，使用半导体材料来吸收光并分离电子和空穴，激子的形成使得光的吸收效率更高，因此提高了太阳能电池的效率。 此外，在凝聚态物理学中还有其他种类的准粒子，如声子、自旋子和孤子等，它们的产生和行为都与材料的物理性质有关。正如拓扑一样，准粒子是我们理解物质本性和应用物质特性的重要方式之一。 结语 凝聚态物理学中的拓扑和准粒子研究是一门极富前沿性的学科。这些研究既有基本学科和理论研究的意义，又有实际的应用价值。未来，随着科学技术的不断进步，这些研究将会更加深入和广泛。
物理学中的凝聚态物理实验研究物理学是自然科学中的一门重要学科，它涉及到基本粒子、宇宙和物质等方面的研究。其中，凝聚态物理学是物理学中的一个重要分支，它研究固体、液体和气体等物质的基本性质和行为。作为一门实验对理论发展非常重要的科学，凝聚态物理学的实验研究一直都是物理学家们关注的焦点。 凝聚态物理的基本概念 凝聚态物理学是研究凝聚态物质的物理学，凝聚态物质包括固体、液体和气体。而凝聚态物理的研究范围主要集中在凝聚态物质的微观结构、电磁性质、热力学性质和动力学性质等方面。因此，凝聚态物理学的主要任务是寻找物质的统一理论，揭示物质的性质和规律。 为了深入了解凝聚态物理学，我们需要先了解两个基本概念：凝聚态和量子力学。 凝聚态是指固体、液态和气态等物质形态的总和。量子力学是一种描述微观世界中物质行为的理论，它通过数学方法来表述微
观世界的规律和性质。凝聚态物理学的研究就是在量子力学的基础上，通过实验和理论的相互印证来揭示凝聚态物质的性质和规律。 凝聚态物理的实验研究 凝聚态物理学是一门实证科学，实验是凝聚态物理学发展的重要手段。实验是通过实际的实验操作来验证理论预言。凝聚态物理中的实验研究有很多，下面我们简单介绍一下常见的实验研究方法。 1.传统的精密测量技术 传统的精密测量技术是凝聚态物理实验研究中最主要的研究方法之一。利用传统的精密测量技术，物理学家们可以对物质的微观结构、物理特性和相互作用进行深入研究。 例如，经典的X衍射实验是一种常用的手段，它通过照射样品并观察其散射光来研究样品的内部结构和晶体性质。如今，基于
同样的原理，已经发展出了许多新技术，如中子衍射、光子衍射、中子反射、电子衍射等。 2.低温实验 低温实验是凝聚态物理学中独有的研究方法之一，它通过将样 品降温到近绝对零度（-273°C）的温度来观察物质在超低温下的 行为和特性。 在低温实验中，实验室中的低温环境可以达到几个毫开尔文， 物理学家们通过强制冷却手段如液氮或液氦冷却样品。低温不仅 可以消除杂质和能量贡献，也可以使一些物质表现出超导、超流 和磁性等特性。这些特性虽然只在极低温下出现，但它们在电子 学和材料科学中有着广泛的应用。 3.光谱和光学测量 对很多凝聚体来说，其它的实验技术要么不够灵敏，要么不精确，因此，这就需要光谱和光学测量来进行研究。
凝聚态物理中的基本原理与应用凝聚态物理是物理学中的重要分支之一，研究物质由原子、分子、离子等微观粒子结合成固体、液体和气体等凝聚态状态下的性质和规律。凝聚态物理的研究不仅揭示了物质的基本本质，而且有着广泛的应用价值，如材料科学、半导体技术、光电子学、超导技术等领域都与凝聚态物理密切相关。 一、凝聚态物理的基本原理 凝聚态物理的研究基于电磁学、热力学、统计物理学、量子力学和动力学等物理学基本原理。其中，电磁学是借助于电场和磁场等相互作用研究物质性质的学科。热力学是研究物质内部的相互作用和热量传递的学科，它揭示了物质在不同条件下的态函数性质，如熵、内能等。统计物理学则是研究纳米粒子间相互作用和宏观性质的学科，它从统计规律的角度揭示了物质的宏观性质和微观结构间的关系。量子力学是研究微观世界的学科，揭示了物质内部的结构和相互作用过程。动力学则是研究物质内部运动和微观粒子行为的学科，它注重于物质的宏观物理过程。 凝聚态物理并不是把单个粒子的性质直接简单地拓展到宏观系统，而是研究异质现象和相变问题。举例来说，对于纳米粒子而
言，因为表面积和界面处能的限制，这种小尺寸材料的物性会发 生巨大变化。此外，相变死变态的研究对于材料科学的发展也至 关重要，例如超导体、铁磁体等材料经过不同条件下的温度和压 强变化，物理性质也有了巨大变化。 二、凝聚态物理的应用 材料科学：凝聚态物理的应用在材料科学中广泛，例如发展新 型功能材料、改善材料性质等，其中尤以纳米材料、超导材料、 光电子材料和磁性材料的研究最为成功。微纳器件和光电子学器 件的研究也离不开凝聚态物理的支持。 半导体技术：半导体技术是现代电子技术的基础之一，其中上 升到了的一级应用领域将凝聚态物理的理论和技术紧密结合起来，例如光电子学、应变及晶格热发射、晶体管、半导体激光等。 光电子学：光电科技的出现离不开凝聚态物理的成果，例如如 何获取光子及其在材料中的传递问题，如何通过各种方法改变光 的频率、方向和强度等问题，以及通过材料调制光学性能方面的 研究。
固体物理凝聚态物理量子物理 固体物理、凝聚态物理和量子物理是物理学中三个重要的研究领域。固体物理研究的是固体材料的性质和行为，凝聚态物理研究的是集体行为和宏观性质，而量子物理研究的是微观粒子的量子行为。本文将分别介绍这三个领域的基本概念和研究内容。 固体物理是研究固体材料的性质和行为的学科。固体物理的研究对象包括金属、半导体、绝缘体等各种固体材料。固体物理研究的内容涵盖了固体的结构、热学性质、电学性质、磁学性质等方面。例如，固体物理研究了晶体的结构，包括晶格常数、晶胞、晶面等；热学性质方面，固体物理研究了热容、热导率等；电学性质方面，固体物理研究了电导率、电阻率等；磁学性质方面，固体物理研究了磁化率、磁导率等。固体物理的研究对于理解和应用材料具有重要意义。 凝聚态物理是研究物质的集体行为和宏观性质的学科。凝聚态物理的研究对象包括固体、液体和气体等各种凝聚态物质。凝聚态物理主要研究物质的相变、超导、超流、凝聚态物理学、低温物理学等方面。例如，凝聚态物理研究了物质的相变现象，包括固液相变、液气相变等；超导现象是凝聚态物理的重要研究方向，研究超导材料的电阻为零的性质和应用；凝聚态物理学研究物质的集体行为，例如凝聚态物质中的电子、光子等粒子的集体行为；低温物理学研究物质在低温下的性质和行为。凝聚态物理的研究对于理解和应用
物质的宏观性质具有重要意义。 量子物理是研究微观粒子的量子行为的学科。量子物理的研究对象包括原子、分子、固体材料中的电子等微观粒子。量子物理主要研究微观粒子的波粒二象性、量子力学、量子统计等方面。例如，量子物理研究了微观粒子的波粒二象性，即微观粒子既具有粒子性又具有波动性；量子力学是量子物理的核心理论，研究微观粒子的波函数、量子态、测量等；量子统计研究微观粒子的统计行为，包括玻色子和费米子的统计行为。量子物理的研究对于理解和应用微观世界具有重要意义。 固体物理、凝聚态物理和量子物理是物理学中三个重要的研究领域。固体物理研究固体材料的性质和行为，凝聚态物理研究物质的集体行为和宏观性质，量子物理研究微观粒子的量子行为。这三个领域的研究相互关联，共同构成了现代物理学的重要组成部分。通过对这三个领域的研究，我们可以更好地理解和应用物质的性质和行为。
凝聚态物理的进展与应用 凝聚态物理是物理学中的一个重要分支，它主要研究物质在固 态和液态中的结构、性质和行为。虽然凝聚态物理已经有着数十 年的历史，但是其研究对象和应用领域仍在不断扩展。本文将从 凝聚态物理进展和应用两个方面进行探讨。 一、凝聚态物理的进展 凝聚态物理的研究对象涵盖了从电子、自旋、声子、光子等微 观粒子到晶格、相变和物理场等宏观现象。近年来，人们将凝聚 态物理和量子信息领域结合起来进行研究，取得了许多重要进展。 1. 量子计算 量子计算是凝聚态物理学中的一个重要领域。由于量子力学的 特殊规律，量子计算可以实现比传统计算方法更快的计算速度。 最近，学者们发现一种新的量子计算机算法——影响子采样（IQS），可以在更短的时间内解决某些NP难问题。而激光冷却 技术、量子纠缠等凝聚态物理技术则为量子计算提供了可能。
2. 拓扑物态 最近几年，拓扑物态成为凝聚态物理领域的一个热点。拓扑物态是指在不同维度（比如二维和三维）的材料中，存在某些奇异的物态，这些物态具有奇异的电学、热学等性质。例如存在量子霍尔效应、量子旋转霍尔效应、拓扑超导等现象。拓扑物态研究的重要性在于，它们能够用于量子计算、量子通信、量子传感等应用，对下一代信息技术的发展有着重要意义。 3. 低维物质研究 低维物质是凝聚态物理中另一个重要的研究方向。这些物质通常指的是原子层厚度的二维材料或者量子点等微观小尺寸材料。由于其具有非常特殊的电学、热学和光学性质，低维物质可以被应用于光电器件、太阳能电池、晶体管等领域。例如，石墨烯是低维物质研究中的明星，它具有很高的电导率、热导率和机械强度，而且非常轻薄，可用于制备超薄电子器件。 二、凝聚态物理的应用
物理学中的凝聚态和量子现象随着科学技术的不断进步，物理学也越来越受到人们的关注。 而在物理学的深入研究中，凝聚态物理与量子物理是两大重要领域。本文将为大家详细介绍这两个方面的知识。 一、凝聚态物理 凝聚态物理是研究物质集合的行为和性质的一门学科。凝聚态 物理主要研究物质集合的宏观和微观特性，了解物质的力学、热 学和电学等基本特性，对人们日常生活和一些重要的技术领域都 有着较大的影响。凝聚态物理的研究对象主要分为两类，固体体 系和液体体系。其中，固体体系以晶体结构为研究对象，它形成 恒定的周期性结构，其中原子或分子按照一定秩序排列，由此产 生了许多特殊的性质，比如说电性、热性和光学性等，这些性质 构成了材料科学的重要基础。液体体系则关注于液体的流动性质，包括动力学和热学的相关性质，如黏度、表面张力和流量等。 在凝聚态物理中，量子物理学扮演着至关重要的角色。量子物 理学是研究微观粒子行为的学科，而粒子物理学和原子物理学都 是它的应用领域。量子力学为凝聚态物理学提供了强有力的理论
支持，使得科学家们能够更加深入地了解物质中微观颗粒的运动 方式和行为。 二、量子现象 量子现象是指微观世界中物质粒子行为的一种现象。长期以来，科学家们已经发现了许多奇特的现象，如干涉、隐形镜和超导等。其中最典型的就是著名的量子纠缠现象，它描述的是两个量子粒 子相互作用后，它们的状态之间呈现出一种相互依赖和连锁反应 的情况。在这种情况下，即使它们被分开成两个完全独立的物体，它们之间依然存在着这种联系。 量子现象的研究是目前物理学研究方向中最前沿也是最具有挑 战性的领域之一。它不仅可以深入探讨物质的本质和组成，还可 以部分解决量子计算和量子通信等领域中的难题。目前，许多科 学家都在进行各种有关量子现象的研究，以期能够在这个领域里 做出开拓性的贡献。 三、结论
凝聚态物理与量子力学 引言 凝聚态物理和量子力学是物理学中两个非常重要的分支，它们在解释和预测物质的性质和行为方面发挥着至关重要的作用。凝聚态物理主要研究物质在常温常压下的结构、性质和行为，而量子力学则描述了微观世界中粒子的运动规律。本文将介绍这两个领域的基本概念、应用以及未来的研究方向。 凝聚态物理 凝聚态物理是一门研究物质在不同温度和压力下稳定性的科学。它的研究范围非常广泛，包括固体的结构、物质的相变、液体的性质等。凝聚态物理在我们的日常生活中也有着广泛的应用，例如材料科学、能源、电子学等领域。 在凝聚态物理中，物质的态和相变是最为基本的研究对象。不同的物质在不同的条件下会呈现不同的态，例如固体、液体、气体等。而相变则是指物质从一种物态到另一种物态的转变，例如冰的融化、金属的熔化等。这些现象都需要通过凝聚态物理的理论和实验来研究和解释。
除了在日常生活中有应用，凝聚态物理在高新技术中也发挥着重要的作用。例如，高温超导材料的研发需要研究金属氧化物的性质和结构；太阳能电池的研究需要理解半导体的能带结构等。这些都需要凝聚态物理的知识和技术。 量子力学 量子力学是描述微观世界中粒子运动规律的物理学理论。它与经典力学有着根本的区别，主要表现在不确定性、波粒二象性和量子纠缠等方面。量子力学在高新技术中也有着广泛的应用，例如电子学、材料科学、化学反应等。 不确定性是量子力学中的一个基本原理，它表明我们无法同时精确测量微观粒子的位置和动量。这个原理限制了我们对微观世界的认识能力，也带来了很多技术上的难题，例如制备稳定的量子比特。 波粒二象性是量子力学中的另一个基本原理，它表明微观粒子既具有波动性又具有粒子性。这个原理在很多技术中都有应用，例如光学、电子学等领域。在凝聚态物理中，波粒二象性也被用来解释物质的性质和行为，例如电子在固体中的输运行为。 量子纠缠是量子力学中的另一个重要概念，它表明当两个或多个粒子
凝聚态物理书 凝聚态物理是研究物质的集体行为和宏观性质的学科。它主要关注的是固体和液体等凝聚态物质的性质和相互作用。凝聚态物理的研究对象包括原子、分子、晶体、液滴等微观粒子以及它们之间的相互作用。在凝聚态物理领域，人们通过实验和理论研究来揭示物质的性质和行为规律，为科技和工程应用提供基础。 凝聚态物理的研究内容非常广泛，涵盖了很多领域。其中一个重要的研究方向是固体物理。固体物理研究的是固体材料的性质和行为。固体物理学家研究晶体的结构和缺陷，探索固体的电学、磁学、光学等性质，并研究固体中的电子、声子等粒子的行为。固体物理的研究对于材料科学和电子器件等领域的发展有着重要的意义。 另一个重要的研究方向是凝聚态物理中的液体物理。液体物理研究的是液体的性质和行为。液体物理学家研究液体的表面张力、粘度、流动性等特性，探索液体的相变行为，研究液滴的形状和动力学等问题。液体物理的研究对于液体的应用和理解有着重要的意义，涉及到生物学、化学、地质学等多个领域。 除了固体和液体，凝聚态物理还研究气体物理。气体物理研究的是气体的性质和行为。气体物理学家研究气体的方程状态、温度、压力等性质，探索气体的相变行为和传热传质等问题。气体物理的研究对于气体的应用和工业生产具有重要的意义。
凝聚态物理的研究方法主要包括实验和理论两个方面。实验是凝聚态物理研究的基础，通过设计和进行实验来观察和测量物质的性质和行为。理论是凝聚态物理研究的重要手段，通过建立物理模型和方程，推导出物质的性质和行为的规律。实验和理论相互结合，相互验证，共同推动凝聚态物理的发展。 凝聚态物理的研究对于科技和工程应用具有重要的意义。在材料科学领域，凝聚态物理的研究可以帮助人们开发新的材料，改进材料的性能，满足不同领域的需求。在电子器件领域，凝聚态物理的研究可以帮助人们设计和制造更小、更快、更稳定的器件。在能源领域，凝聚态物理的研究可以帮助人们开发新的能源材料和设备，提高能源转换效率。 凝聚态物理作为一门重要的物理学科，研究物质的集体行为和宏观性质。它涵盖了固体、液体和气体等不同物态的研究内容，通过实验和理论的结合，揭示了物质的性质和行为规律。凝聚态物理的研究对于科技和工程应用具有重要的意义，为人类社会的发展做出了巨大贡献。
凝聚态物理简介 凝聚态物理一般指凝聚态物理学。凝聚态物理学（condensed matter physics）是研究凝聚态物质的物理性质与微观结构以及它们之间的关系，今天小编在这给大家整理了凝聚态物理资料，接下来随着小编一起来看看吧！ 凝聚态物理资料 一方面，凝聚态物学是固体物理学的向外延拓，使研究对象除固体物质以外，还包括许多液态物质，诸如液氦、熔盐、液态金属，以及液晶、乳胶与聚合物等，甚至某些特殊的气态物质，如经玻色-爱因斯坦凝聚的玻色气体和量子简并的费米气体。另一方面，它也引入了新的概念体系，既有利于处理传统固体物理遗留的许多疑难问题，也便于推广应用到一些比常规固体更加复杂的物质。从历史来看，固体物理学创建于20世纪的30—40年代，而凝聚态物理学这一名称最早出现于70年代，到了80—90年代，它逐渐取代了固体物理学作为学科名称，或者将固体物理学理解为凝聚态物理学的同义词。 凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪多的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现是凝聚态物理学的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力。 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
凝聚态物理的起源 凝聚态物理学是现今物理学最大也是最重要的分支学科之一。据70年代中期的调查统计，凝聚态物理学年发表论文数居首位，占物理学论文总数的三分之一；从事凝聚态物理研究的人数也居首位，占总人数的四分之一；而从60年代末到80年代末，获诺贝尔物理奖的人数中，从事凝聚态研究的人数，超过了研究粒子物理的人数，接近总人数的一半，也居首位。凝聚态物理学得以迅猛进展，第一表此刻其研究对象的开拓上。在由原先传统的三维周期性结构，向着低维乃至非周期结构的进展中，所涉及到的理论也慢慢地趋于深化与成熟，从30年代的晶体结构分析的唯象理论与固体的比热理论、金属自由电子论和铁磁性理论，进展到30年代后的能态理论、电子衍射和X射线衍射的动力学理论，和点阵动力理论。60年代以后，在凝聚态物理学中，对称性破缺理论又占据了中心地位。以它为基础，成立了能态、元激发、缺点及临界区域四个层次。与之相应，各类有序态的序参量、广义刚度、标度不变性、自相似结构等一系列新的概念随之诞生。另外，大量非线性课题接踵显现，使凝聚态物理不仅在深度及广度上冲破了传统固体物理学，而且向着更深层次与更大的范围蓬勃进展。 90年代所兴起的纳米物理学，又成为凝聚态物理的一个新的世界性研究热点。纳米粒子与一样尺度物体相较，在力、热、电磁和光等方面具有显著不同的特性，它们不仅成为以后新材料研究的基础，而且也为人类在熟悉客观世界上展开了一个新的层次，与此相应兴起了介观物理学的研究。 现今凝聚态物理学已成为物理学最活跃的前沿领域，它不仅冲破了传统固体物理学，使研究对象日趋多样化和复杂化，又由于许多有价值的发觉出此刻彼此交叉的学科领域，它又对增进交叉学科的进展，显现出壮大的活力。它的实验手腕、理论概念与技术不断地向着化学物理、生物、地球物理、天文、地质等领域渗透，从DNA晶体结构到地球板块驱动力的研究，从量子电子器件的机理到新材料的研制，无一不与凝聚态物理学有关。凝聚态物理在物理学乃至整个自然科学中，正在显示出日趋壮大的阻碍力。学科研究范围：研究凝聚态物质的原子之间的结构、电子态结构和相关的各类物理性质。研究领域包括固体物理、晶体物理、金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学、固体光学性质、低温物理与超导电性、高压物理、稀土物理、液晶物理、非晶物理、低维物理（包括薄膜物理、表面与界面物理和高分子物理）、液体物理、微结构物理（包括介观物理:)与原子簇）、缺点与相变物理、纳米材料和准晶等。 （一）高临界温度超导研究 1．高温氧化超导材料的发觉与超导机制的研究 迄今为止，已有5位物理学家由于超导电性的研究而取得诺贝尔奖。他们是：1957年