Физика на кондензираната материја

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Физика на кондензирана материја е една од гранките на физиката која се занимава со изучување на физичките состојби на агрегатните состојби на кондензираната материја.[1] Физичарите кои се занимаваат со ваквата појава го бараат објаснувањето за однесувањето на овие фази користејќи ги законите на физиката. Поточно, тие се законите на квантна механика, електромагнетизaм и статистичка физика.

Како најпознати агрегатни состојби се цврста, течна и гасовита, додека пак во поегзотични состојби влегува и суперкондуктивната состојба изложена преку други материјали на ниска температура, на феромагнетични и антиферомагтични состојби на спиновите на атомските решетки и преку Бозе-Ајнштајновиот кондезат, пронајден во ладни атомски системи. Истражувањата за физиката на кондензирана материја вклучува мерење на состојбите на материјалите преку експерименти користејќи техники од теоретската физика за да се развијат математички модели кои ќе ни помогнат во разбирањето на физичкото однесување.

Разновидноста на системите и феномените достапни за истражување ја прави физиката на кондензирана материја како најистражувано поле во современата физика: една третина од американските физичари се претставуваат како физичари за кондензирана материја,[2] и Одделот за физика на кондензирана материја е најголемиот оддел во Америчкото здружение на физиката.[3] Ова поле се преклопува со хемија, наука за материјалите и нанотехнологија и се однесува блиску со физика на атомите и биофизика.Физиката на теоретска кондензирана материја споделува важни концепти и техники со теоретските честици и нуклеарната физика.[4]

Разнобразните полиња во физиката како кристалографија, металургија, еластичност, магнетизам и други, биле третирани како одделни полиња се до 1940 година го сите заедно биле групирани во едно поле наречено физика на цврста агрегатна состојба. Околу 60-тите години, истражувањето на физичките својства на течностите било додано на оваа листа формирајќи ја основата на нова специјалност на физиката на кондензирана материја.[5] Според физичарот Фил Андерсон, терминот го смислиле тој и Волкер Хајне кога го промениле името на нивната група во лабораториите на Кембриџ, така што од „Теорија на цврста агрегатна состојба“ терминот бил преименуван во „Теорија на кондензирана материја“ во 1967 година,[6] мислејќи дека не ги испуштиле истражувањата на течностите, нуклеарната материја итн.[7] Иако Андерсон и Хајне помогнале во популизирање на терминот „кондензирана материја“, тој претходно бил споменуван во Европа, додека највеќе бил истакнат во еден весник објавен на англиски, германски, француски од страна на Спрингер и Верлаг со наслов „Физика на кондензирана материја“, кој бил објавен во 1963 година.[8] Политиката на финансирање и Студената војна во периодот на 60-тите и 70-тите биле фактори кои ги натерало физичарите да го преферираат терминот „физика на кондензирана материја“, што ја нагласува сличноста на научните проблеми попречени од страна на физичари кои ги истражувале цврстите тела,течностите, плазмата и други комплексни материи, во врска со „физика на цврста агрегатна состојба“ која често била поврзана со индустриската примена на металите и полуспроводниците.[9] Лабораториите на Bell Telephone биле едни помеѓу првите институции кои спровеле истражување во физиката на кондензирана материја.[5]

Препораките за „кондензираната“ состојба можат да бидат проследени од претходните извори. На пример, Јаков Френкел во воведот во неговата книга „Кинетичката теорија на течности“ објавена во 1947 година,[10] предложил „ кинетичката теорија на течности мора соодветно да се развива како генерализација и продолжување на кинетичката теорија на цврсти тела“. Всушност би било подобро да се обединат овие факти под еден наслов како „кондензирани тела“.

Историја[уреди | уреди извор]

Класична Физика[уреди | уреди извор]

Едно од првите истражувања за кондензираните состојби на материјата било извршено од страна на англискиот хемичар Хамфри Дејви, во првите децении на деветнаесеттиот век. Дејви заклучил дека од 40 хемиски елементи познати тогаш, 26 имале својства на метали како сјај, еластичност и висока електрична и топлинска спроводливост.[11] Ова покажало дека атомите во Далтонова теорија на атомите не биле неделиви, како што тврдел Далтон, туку имале цврста структура. Дејви подоцна тврдел дека елементите кои се тогаш се верувало дека биле гасови, азот и водород, би можеле да бидат втечнети под соодветни услови и тогаш би се однесувале како метали.[12][notes 1]

Во 1823 година, Мајкл Фарадеј, тогаш ассистент во лабораторијата на Дејви, успешно го втечнал хлорот и почнал да ги втечнува сите гасовити елементи, освен азот,водород и кислород. Малку подоцна во 1869 година, ирскиот хемичар Томас Ендруз ги проучувал фазите на транзиција од течност во гас и го измислил поимот критична точка за да ја опише состојбата кадешто гас и течност се непрепознатливи како фази.[14] Холандскиот физичар Јоханес Ван дер Ваалс ја дал теоретската рамка што го овозможила предвидувањето на критичкото однесување врз основа на мерките на многу повисоки температури.[15]:35–38 Во 1908 година, Џејмс Девари Х.Камерлинг Онс успеале да направат течен водород и тогаш новооткриениот хелиум.

Во 1900 година, Паул Друд го предложил првиот теоретски модел на класичен електрон кој се движел низ цврст метал.[4] Друедовиот модел ги опишал својствата на металите во однос на гасовите со слободни електрони и бил првиот микроскопски модел со кој се објасниле емпириските набљудувања како и законот на Видеман-Франц.[16][17]:27–29 И покрај успехот на Друедовиот модел на слободни електрони, сепак имал еден проблем, а тоа е дека не успеал точно да го објасни електронскиот придонес на специфичната топлина и магнетните својства на металите, како и температурната зависност на отпорноста на ниски температури.[18]:366–368

Во 1911 година, 3 години после втечнувањето на хелиум, Онс работејќи на универзитетот во Лајден ја открил суперспроводливоста на живата, набљудувајќи ја електричната отпорност на живата која исчезнува на температура под некоја одредена вредност.[19] Феноменот тотално ги изненадил најдобрите теоретски физичари во тоа време и останало необјаснето неколку децении подоцна..[20] Алберт Ајнштајн во 1922 година во однос на современите теории за суперспроводливост рекол дека „со нашето незнаење за квантната механика на композитни системи, сме всушност многу далеку од тоа да бидеме способни да создадеме теорија од овие нејасни идеи“.[21]

Појава на квантната механика[уреди | уреди извор]

Друедовиот класичен модел бил надополнет од страна на Волфганг Паули, Арнолд Зомерфелд, Феликс Блох и многу други физичари. Паули сфатил дека слободните електрони кај металите се потчинуваат пред статистиката на Ферми-Дирак. Користејќи ја оваа идеја, Паули ја развил теоријата за парамагнетизам во 1926 година. Малку подоцна, Зомерфилд ја додал статистиката на Ферми-Дирак во моделот на слободните електрони и го унапредил поради тоа што можел да го објасни топлинскиот капацитет. Две години подоцна, Блох ја искористил квантната механика за да го опише движењето на квантниот електрон во периодични решетки.[18]:366–368 Математиката за кристалните структури, развиена од страна на Огист Браваис , Јевграф Фјодоров и други била искористена да ги класифицира кристалите според нивната симетрија и табелите за кристалните структури биле основа за Интернационалните табели за кристалографија објавени во 1935 година.[22] Пресметките на кристалните структурни врски биле за прв пат употребени 1930 година за да се предвидат својствата на новите материјали. Во 1947 година Џон Бардин, Волтер Братеин и Вилијам Шокли го развиле првиот полуспроводник базиран како транзистор огласувајќи револуција во електрониката.[4]

Во 1879, Едвин Херберт Хол го открил равојот на напонот низ спроводниците попречно на електричната струја во спроводник и магнетно поле нормално на струјата.[23] Овој феномен издигнувајќи се поради природата на носителите на електрицитет кај спроводниците бил наречен Холов ефект, но не бил соодветно образложен во тоа време, со оглед на тоа дека електронот бил откриен 18 години подоцна. После појавата на квантната механика, Лав Ландау во во 1930 година ја развил теоријата на ландауовата квантизација и ги поставил темелите на теоретското објаснување на Холовиот ефект половина век подоцна.[24]:458–460[25]

Магнетизмот како својство на материјата било познато во Кина 4000 години п.н.е.[26]:1–2 Сепак, првите модерни студии за магнетизмот започнале со развојот на електродинамиката од страна на Фарадеј, Максвел и други во 19 век, при што била вклучена и класификацијата на материјалите како феромагнетици, парамагнетици и диамагнетици основана врз односот на материјалите врз магнетизмот.[27] Пјер Кири ја изучувал зависноста на магнетизмот со температурата и ја открил таканаречената Кириеова точка во фазата на транзиција кај феромагнетните материјали.[26] Во 1906, Пјер Вајс го претставил концептот на магнетните домени за да ги објасни примарните својства на феромагнетиците.[28]:9 Првиот обид за микроскопско објаснување на магнетизмот бил од страна на Вилхем Ленц и Ернст Ајсинг преку Ајсинговиот модел кој ги опишал магнетните материјали како материјали кои се состојат од спиновите на периодичните решетки кои колективно го доловуваат магнетизмот.[26] Ајсинговиот модел бил наменет точно да покаже дека спонтаната магнетизација не може да се појави во една димензија, но е можна во повеќе-димензионални структури. Понатамошните истражувања како на Блох за спин брановите и на Нил за а нтиферомагнетизам довеле до развој на на нови магнетни материјали кои имаат примена во магнетните уреди за складирање.[26]:36–38,48

Современа физика на повеќе тела[уреди | уреди извор]

Моделите на Зомерфелд за феромагнетизам ја прикажале успешната апликација на квантната механика во проблемите на конденизраната материја во 1930та година. Но се уште имало нерешени проблеми, а најважен бил оној за суперспроводливоста и ефектот на Кондо.[29] По Втората светска војна биле применети неколку идеи од квантната теорија за полето врз проблемите на кондензираната материја. Овие вклучуваат признавање на колективните начини за побудување на цврсти материи и важната идеја за квази-честичките. Рускиот физичар Лев Ландау јас искористил идејата од теоријата за течноста на Ферми каде што нискоенергетски честички од интерактивни фермионски системи биле презентирани како нешто што денес е познато како квази-честички на Ландау.[29] Ландау исто така ја развил и областната теорија за постојаните транзиции на фазите, која што ги опишала наместените фази како спонтани распаѓања на симетријата. Теоријата исто така го воведува поимот на подреден параметар за да направи разлика помеѓу подредените фази.[30] Конечно во 1965 година Џон Бардин, Леон Купер и Џон Шрифер ја развиле таканаречената БЦС теорија за суперспроводливоста, базирана на откритието дека произволно мала привлечност помеѓу два електрони од спротивен спин во посредество на фонони во решетката може да доведе до подигнувње во врзана состојба наречена Куперов пар.[31]

Прочувањето на транзициите на фазите и критичното однесување на набљудуваните објекти, познато како критичниот феномен, било од голем интерес во шеесетите.[32] Лео Каданоф, Бенџамин Видом и Мајкл Фишер ги разработиле идеите за критичните експонeнти и скалирањето. Овие идеи биле унифицирани од Кенет Вилсон во 1972 година под формализмот на ренормализираната група во контекст на квантната теорија.[32]

Холовиот ефект бил откриен од Клаус фон Клитцинг во 1980 год при набљудување на Холовата спроводливост одредил множества на цели броеви со основната константа. Ефектот бил независен од параметри како големината на системот и нечистотиите.[33] Во 1981 год. теоретичарот Роберт Лагхлин предложил теорија која ја објаснувала неочекуваната прецизност на интегрираните површини. Оваа теорија исто така имплицирала дека Холовата спроводливост може да се карактеризира како тополошка непроменлива наречена Чернов број.[34][35]:69, 74 Во 1982 година, Хорст Штормер и Даниел Цуи го набљудувале фракционалниот Холовиот ефект каде што спроводливоста била рационално множество на константи. Лагхлин во 1983 год. сфатил дека ова е последица на интеракцијата на квази-честичките во Халовата состојба и формулирал варијационо решение познато како Лагхлиновата бранова функција.[36] Студијата за тополошките карактеристики за фракционалниот Халов ефект останува активно поле за истражување.

Во 1986 год. Карл Милер и Јоханес Беднордц го откриле првиот супер спроводник на висока температура, материјал кој спореведувал на температури дури до 50 Келвини. Така разбрале дека супер спроводниците на висока температура се примери за цврсто поврзани материјали каде интеракцијата од електрон кон електрон игра важна улога.[37] Задоволителен теоретски опис на овие супер спроводници се уште нема, а полето на цврсто поврзани материјали се уште активно се истражува.

Во 2009 год. Дејвид Филд и група истражувачи од Универзитетот Архаус откриле спонтано електрични полиња додека креирале прозаични филмови на различни гасови. Ова неодамна создало ново поле на истражување за така наречената спонтана електрика.[38] Во 2012 неколку групи објавиле принтови во кои се пишува дека самариум хексаборид има својства на тополошки инсулатор[39].[40] Штом самариум хексаборид бил означен како Кондо инсулатор, т.е. материјал со цврсто поврзани електрони, постоењето на тополошка површина во овој материјал би довело до тополошки инсулатор со цврсти електронски корелации.

Теоретска[уреди | уреди извор]

Во теоријата, физиката на кондензирана материја ја вклучува употребата на теоретски модели за да се разберат својствата на состојбите на материјата. Тие содржат модели за изучување на електронските својства на цврстите тела, како Друедовиот модел, структурната врска во кристалите и функционална теорија за притисокот. Теоретските модели исто така биле развиени за изучување на физиката на фазни преминувања, како теоријата на Гинцбург-Ландау, критичните експоненти и употребата на математичките техники за квантната теорија и ренормализационата група. Модерните теоретски истражувања ја вклучуваат употребата на нумеричкото сметање на електронската структура и математичките равенки со цел да се сфатат феномените како суперспроводливост на висока температура, тополошките фази и симетриите на телата.

Произлез[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Произлез.

Теоретските сфаќања за физиката на кондензирана материја се тесно поврзани со концептот на произлез, каде што комплексни групи на честици се однесуваат на хаотичен начин, различно од нивните индивидуални составни делови.[31] На пример, голем број на феноми поврзани со суперспроводливоста на висока температура сеуште не се познати, иако микроскопската физика на поединечни електрони и решетки е добро позната.[41] Слично на ова, моделите на системите на кондензирана материја биле проучувани каде колективни надразнувања се однесуваат како фотони и електрони, со што го опишува магнетизмот како појавен феномен.[42] Својствата настанати при произлез можат исто така да се појават при допир на материјалите: еден таков пример е допирот меѓу лантаиум,алуминат,стронтиум и титанат, каде два немагнетни изолатори се соединети создавајќи спроводливост,суперспроводливост и феромагнетизам.

Електронска теорија на цврсти тела[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Електронска појасна структура.

Од историска гледна точка, металната состојба била основа за изучување на својствата на цврстите тела.[43] Првиот теоретски опис на металите бил зададен од страна на Паул Друд во 1900 година преку Друедовиот модел, со што ги објаснил електричните и топлинските својства на металот опишувајќи го како идеален гас со тогаш новооткриените електрони. Друд бил способен емпириски да го изведе законот на Видеман-Франц и добил резулати соодветни на експериментите..[17]:90–91 Овој класичен модел бил подоцна подобрен од Арнолд Зомерфeлд кој ја вклучил статистиката на Ферми-Дирак за електроните и успеал да го објасни аномалното однесување на специфичната топлина на металите во законот на Видеман-Франц.[17]:101–103 Во 1912, кристалната структура на цврстите тела била изучувана од страна на Макс фон Лауе и Пол Книпинг, набљудувајќи ја шемата на кристалите при дифракција на Х-зраците и заклучиле дека кристалите ја добиваат својата структура од периодичните решетки на атомот.[17]:48[44] Во 1928, Швајцарскиот физичар Феликс Блох создал решение за брановата функција во Шродингеровата равенка со периодичен потенцијал наречено Блохов бран.[45]

Пресметувајќи ги електронските својства на металите преку решавање на Гриновата бранова функција е често изчислително тешко, па оттука, техники за приближно решавање се многу битни за да се добијат значајни предвидувања.[46] Теоријата на Томас-Ферми,развиена во 20-тите, била искористена за да се процени енергијата за греење и електронската густина со третирање на локалната густина на електроните како вариационен параметар. Подоцна во 30-тите, Даглас Хартри, Владимир Фок и Џон Слејтер ја развиле т.н. Хартри-Фокова бранова функција како подобрување во однос на моделот на Томас-Ферми. Методот на Хартри и Фок придонел за размена на статистички податоци на едно-честички електронски бранови равенки. Во принцип, многу е тешко да се реши равенката на Хартри и Фок. Само случајот кај кој електроните се наоѓааат во слободен гас може да се реши точно.[43]:330–337 Конечно во 1964-65, Валтер Кон, Пјер Хоенбер и Лу Јеу Шам ја предложиле функционалната теорија за густината која дала реалистичен опис за површинските својства на металите. Финкционалната теорија за густина(ФТГ) била широко искористена во 70-тите во пресметките за структурата на врските на различни цврсти тела.[46]

Нарушување на симетријата[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Нарушување на симетријата.

Одредени состојби на материјата предизвикуваат нарушување на симетријата, каде што релевантните закони на физиката поседуваат некоја симетрија која е нарушена. Чест пример за ова претставуваат кристалните тела, кои постојано ја прекрчуваат транслационата симтерија. Други примери вклучуваат и магнетизирани феромагнетици, кои ја нарушуваат ротационата симетрија и други повеќе егзотични состојби како и основната состојба на БЦС ppсуперспроводникот]], кој ја нарушува У-1 фазата на ротационата симетрија.[47][48]

Теоријата на Голдстоун во квантната теорија вели дека во систем со постојано нарушена симетрија, може да постојат надразнувања со произволно мала енергија наречени Голдстоунови бозони. На пример, кај кристалните тела одговараат како фонони, кои претставуваат квантизирани верзии на вибрациите на решетките.[49]

Фазен премин[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Фазен премин.

Фазниот премин се однесува на промената на фазата во еден систем, која се случува поради промена во надворешните параметри, како на пример во температурата. Класичните фазни премини се случуваат на конечните температури кога редот во системот е уништен. На пример, кога мразот се топи и станува вода, подредената кристална структрура се уништува. Во квантните фазни премини, температурата се подесува на апсолутна нула и нетермичкиот контролен параметар, како на пример притисокот или магнетното поле, предизвикува премин на фазата кога редот се уништува од квантните флуктуации кои доаѓаат од Хајзенберговиот принцип на несигурноста. Важно е да се разберат квантните транзиции на фазата за да може да се објаснат својствата на ретките земјени магнетни инсулатори, супер спороводониците на висока температура и други супстанци.[50]

Има две класи на премините: примарни и постојани премини. Кај постојаните премини, двете фази не коегзистираат на транзитивната температура односно критичната точка. Блиску до критичната точка системите подлежат на критично однесување, каде што некои од нивните карактеристики како на пример должина, специфична топлина и чувствителност експоненцијално се разликуваат.[50] Овој критичен феномен задава сериозни предизвици за физичарите затоа што нормалните макроскопски закони не се валидни и треба да се измислат нови идеи и методи за да се направат норви закони кои би го опишале ваквиот систем.[51]:75ff


Наједноставната теорија која може да ги објасни постојаните премини е онаа на Гинзбург и Ландау. Но, оваа теорија може само грубо да ги објасни постојаните транзиции на фазите за фероелектриката и за супер спроводниците од типот 1. За системите во кои има интеракции со краток домет до критичната точка треба да се измисли подобра теорија.[52]:8–11

Близу до критичната точка флуктуациите се случуваат преку широк спектар на големини додека пак самата големина на системот е непроменлива. Развиени се повеќе техники со кои може да се пронајдат најкратките флуктуации во брановите, а притоа задржувајќи ги нивните ефекти во следната фаза. Сепак променит на еден физички систем со различни размери може да се проучува систематски. Техниките заедно со моќните компјутерски симулации до голема мера допринесуваат за објаснувањето на критичкиот феномен на постојаните транзиции на фазите.[51]:11

Експериментална[уреди | уреди извор]

Експерименталната физика на кондензирана материја ја вклучува употребата на експерименталните истражувања за да се откријат нови својства за материјалите. Ваквите истражувања ги вклучуваат ефектите на електричното и магнетно поле, мерењето на повратните функции,транспортните својства и термометрија.[53] Често користените експериментални техники ја вклучуваат и спектроскопијата со испитувања кои користат Х-зраци, инфрацрвена светлина и нееластично неутронско распрскување; студии на термален одговор, како што е сe пецифичната топлина и мерење на транспортот преку термална и топлинска спроводливост.

Расејување[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Расејување.

При експерименталното истражување на кондензираната материја, одредени експерименти вклучуваат расејување на конституентите на материјалот со помош на Х-зраци, оптички фотони,неутрони итн. Изборот на распрскувачки(расејувачки) испитувања е во зависност од обсервационата енергетска скала од интерес за експериментот. Видливата светлина има енергија од 1eV и е искористена во испитувањата за да се измерат разлиите на материјалните својства како диелектричната константа и индексот на прекршување. Х-зраците имаат енергија од 10 eV и се користат за мерење на разликите на густината на електронскиот полнеж.[54]:33–34 Неутроните се користат за изучување на распрскувањето на јадрото и на електронските спинови и магнетизација(неутроните имаат спин но немаат полнеж). Распрскувачките мерења за кулоните можат да се извршат користејќи елетктронски зраци како материјал за распрскување.[54]:33–34[55]:39–43 Слично на ова, уништувањето на позитронот може да се искористи за индиректно мерење на локалната електронска густина.[56] Ласерската спектроскопија е одлична алатка за изучување на микроскопските својства на еден медиум, на пример,за изучување на забранетите транзиции во медиумите со нелинеарна оптичка спектроскопија.[51] :258–259

Надворешни магнетни полиња[уреди | уреди извор]

Во експерименталната физика на кондензирана материја, надворешните магнетни полиња се однесуваат како термодинамички променливи кои што ја контролираат состојбата, фазната транзиција и својствата на материјалните системи.[57] Нуклеарната магнетна резонанца(НМР) е техника преку која надворешните магнени полиња можат да бидат искористени за да се најдат резонантни режими на индивидуални електрони преку што даваат информација за атомската, молекуларна и сврзана структура во нивна близина. НМР експерименти можат да бидат направени во магнетни полиња со сила до 60 Тесла. Повисоките магнетни полиња можат да го подобрат квалитетот на измерените податоци за НМР.[58]:69[59]:185 Квантните осцилации претставуваат друга техника за експериментирање каде што високите магнетни полиња се користат за изучување на својствата на материјалите како геометријата на површината на Ферми.[60] Високите магнетни полиња се корисни во експерименталното тестирање на различни теоретски предвидувања како и квантизираниот електромагнетен ефект, слика на магнетен монопол и други.[58]:57

Ладни атомски гасови[уреди | уреди извор]

Заробувањето на ладен атом во оптички решетки е експериментална алатка која е често користена во физиката на кондензирана материја како и атомската, молекуларна и оптичка физика. Оваа техника вклучува оптички ласери за создавање на една мешана шема, која се однесува како решетка, каде што или иони или атоми можат да бидат поставени на ниска температура. Ладните атоми во оптичките решетки се користат како „квантни симулатори“ кои се однесуваат како контролни системи кои можат да го моделираат однесувањето на покомплицирани системи, како „фрустрирани магнети“.[61]

Во суштина, тие се користат за конструирање на едно, две и три димензионални решетки за Хубардовиот модел со веќе однапред утврдени параметри и за изучување на фазните транзиции за подредување на антиферомагнетиците и на спиновите на течностите.[61] Во 1995 година, гас составен од атоми на рибидиум, оладен на температура од 170 нК е искористен за експериментално сфаќање на Бозе-Ајнштајновиот кондензат, состојба на материјата предвидена од страна на Ш.Бозе и Алберт Ајнштајн, каде што голем број на атоми окупираат една квантна состојба.[62]

Примена[уреди | уреди извор]

Истражувањето на физиката на кондензирана материја допринело до издигнување на неколку примени на уредите, како развојот на транзисторот за полуспроводливост[4] и на ласерската технологија.[51] Неколку појави кои се изучени во областа на нанотехнологијата биле под надлежност на физиката на кондензирана материја.[63]:111ff Техниката како микроскопија на скенирање и тунелирање може да се искористи за контролирање на процеси на ниво на нанометри, при што донело до издигнување на нанопроизводството.[64] Во квантното сметање, информацијата е претставена преку квантни битови или ку-битови. Kу-битовите можат брзо да ја загубат кохерентноста пред пресметувањето да биде завршено. Овој проблем мора да биде решен пред извршување на квантните пресметки. Суперспроводливите Џозефсони сврзувачки ку-битови, спинтроничните(транспорт на електричен спин) ку-битови кои користат спинска ориентација на магнетните материјали, или тополошките не-абелови анјони од фракционалните квантни состојби претставуваат ветувачки пристап предложен во физиката на кондензирана материја за решавање на овој проблем.[64]

Физиката на кондензирана материја има важна примена во биофизиката,на пример експерименталната техника магнетната резонанца, која е широко користена во медицината.[64]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Белешки[уреди | уреди извор]

  1. Both hydrogen and nitrogen have since been liquified, however ordinary liquid nitrogen and hydrogen do not possess metallic properties. Physicists Eugene Wigner and Hillard Bell Huntington predicted in 1935[13] that a state metallic hydrogen exists at sufficiently high pressures (over 25 GPa), however this has not yet been observed.

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Taylor, Philip L. (2002). A Quantum Approach to Condensed Matter Physics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-77103-X. https://books.google.com/?id=hyx6BjEX4U8C&pg=PR9. 
  2. „Condensed Matter Physics Jobs: Careers in Condensed Matter Physics“. Physics Today Jobs. Архивирано од изворникот на 2009-03-27. конс. 2010-11-01. 
  3. „History of Condensed Matter Physics“. American Physical Society. конс. 27 March 2012. 
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Cohen, Marvin L.. Essay: Fifty Years of Condensed Matter Physics. „Physical Review Letters“ том  101 (25). doi:10.1103/PhysRevLett.101.250001. Bibcode2008PhRvL.101y0001C. http://prl.aps.org/edannounce/PhysRevLett.101.250001. посет. 31 март 2012 г. 
  5. 5,0 5,1 Kohn, W.. An essay on condensed matter physics in the twentieth century. „Reviews of Modern Physics“ том  71 (2): S59. doi:10.1103/RevModPhys.71.S59. Bibcode1999RvMPS..71...59K. http://nanoelectronics.unibas.ch/education/ModernPhysics/KohnCondMat.pdf. посет. 27 март 2012 г. 
  6. „Philip Anderson“. Department of Physics. Princeton University. конс. 27 March 2012. 
  7. More and Different. „World Scientific Newsletter“ том  33: 2. ноември 2011 г. http://www.worldscientific.com/newsletter/newsletter/nov11n33p02.shtml. 
  8. Physics of Condensed Matter 1. конс. 20 April 2015. 
  9. Martin, Joseph D. (2015 г). What's in a Name Change? Solid State Physics, Condensed Matter Physics, and Materials Science. „Physics in Perspective.“ том  17 (1): 3–32. doi:10.1007/s00016-014-0151-7. http://link.springer.com/article/10.1007/s00016-014-0151-7. посет. 20 април 2015 г. 
  10. Frenkel, J. (1947). Kinetic Theory of Liquids. Oxford University Press. 
  11. Goodstein, David; Goodstein, Judith. Richard Feynman and the History of Superconductivity. „Physics in Perspective“ том  2 (1): 30. doi:10.1007/s000160050035. Bibcode2000PhP.....2...30G. http://web.njit.edu/~tyson/supercon_papers/Feynman_Superconductivity_History.pdf. посет. 7 април 2012 г. 
  12. Davy, John (ed.) (1839). The collected works of Sir Humphry Davy: Vol. II. Smith Elder & Co., Cornhill. https://books.google.com/books?id=6WNKAAAAYAAJ&pg=PA22. 
  13. Silvera, Isaac F.; Cole, John W.. Metallic Hydrogen: The Most Powerful Rocket Fuel Yet to Exist. „Journal of Physics“ том  215: 012194. doi:10.1088/1742-6596/215/1/012194. Bibcode2010JPhCS.215a2194S. 
  14. Rowlinson, J. S.. Thomas Andrews and the Critical Point. „Nature“ том  224 (8): 541–543. doi:10.1038/224541a0. Bibcode1969Natur.224..541R. 
  15. Atkins, Peter; de Paula, Julio (2009). Elements of Physical Chemistry. Oxford University Press. ISBN 978-1-4292-1813-9. 
  16. Kittel, Charles (1996). Introduction to Solid State Physics. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-11181-3. 
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 Hoddeson, Lillian (1992). Out of the Crystal Maze: Chapters from The History of Solid State Physics. Oxford University Press. ISBN 9780195053296. https://books.google.com/books?id=WCpPPHhMdRcC&pg=PA29. 
  18. 18,0 18,1 Kragh, Helge (2002). Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century (Reprint издание). Princeton University Press. ISBN 978-0691095523. 
  19. van Delft, Dirk; Kes, Peter (септември 2010 г). The discovery of superconductivity. „Physics Today“ том  63 (9): 38–43. doi:10.1063/1.3490499. Bibcode2010PhT....63i..38V. http://www.lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/DelftKes_HKO_PT.pdf. посет. 7 април 2012 г. 
  20. Slichter, Charles. „Introduction to the History of Superconductivity“. Moments of Discovery. American Institute of Physics. конс. 13 June 2012. 
  21. Schmalian, Joerg. Failed theories of superconductivity. „Modern Physics Letters B“ том  24 (27): 2679–2691. doi:10.1142/S0217984910025280. Bibcode2010MPLB...24.2679S. 
  22. Aroyo, Mois, I.; Müller, Ulrich; Wondratschek, Hans. Historical introduction. „International Tables for Crystallography“. International Tables for Crystallography том  A: 2–5. doi:10.1107/97809553602060000537. ISBN 978-1-4020-2355-2. 
  23. Hall, Edwin. On a New Action of the Magnet on Electric Currents. „American Journal of Mathematics“ том  2 (3): 287–92. doi:10.2307/2369245. http://www.stenomuseet.dk/skoletj/elmag/kilde9.html. посет. 28 февруари 2008 г. 
  24. Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1977). Quantum Mechanics: Nonrelativistic Theory. Pergamon Press. ISBN 0750635398. 
  25. Lindley, David (2015-05-15). „Focus: Landmarks—Accidental Discovery Leads to Calibration Standard“. APS Physics. Архивирано од изворникот на 2015-09-07. конс. 2016-01-09. 
  26. 26,0 26,1 26,2 26,3 Mattis, Daniel (2006). The Theory of Magnetism Made Simple. World Scientific. ISBN 9812386718. 
  27. Chatterjee, Sabyasachi (август 2004 г). Heisenberg and Ferromagnetism. „Resonance“ том  9 (8): 57–66. doi:10.1007/BF02837578. http://www.ias.ac.in/describe/article/reso/009/08/0057-0066. посет. 13 јуни 2012 г. 
  28. Visintin, Augusto (1994). Differential Models of Hysteresis. Springer. ISBN 3540547932. https://books.google.com/books?id=xZrTIDmNOlgC&pg=PA9. 
  29. 29,0 29,1 Coleman, Piers. Many-Body Physics: Unfinished Revolution. „Annales Henri Poincaré“ том  4 (2): 559–580. doi:10.1007/s00023-003-0943-9. Bibcode2003AnHP....4..559C. 
  30. Kadanoff, Leo, P. (2009). Phases of Matter and Phase Transitions; From Mean Field Theory to Critical Phenomena. The University of Chicago. http://jfi.uchicago.edu/~leop/RejectedPapers/ExtraV1.2.pdf. 
  31. 31,0 31,1 Coleman, Piers (2011). Introduction to Many Body Physics. Rutgers University. http://www.physics.rutgers.edu/~coleman/mbody/pdf/bk.pdf. 
  32. 32,0 32,1 Fisher, Michael E.. Renormalization group theory: Its basis and formulation in statistical physics. „Reviews of Modern Physics“ том  70 (2): 653–681. doi:10.1103/RevModPhys.70.653. Bibcode1998RvMP...70..653F. http://rmp.aps.org/abstract/RMP/v70/i2/p653_1. посет. 14 јуни 2012 г. 
  33. von Klitzing, Klaus (9 Dec 1985). „THE QUANTIZED HALL EFFECT“ (PDF). Nobelprize.org. 
  34. Avron, Joseph E.; Osadchy, Daniel; Seiler, Ruedi. A Topological Look at the Quantum Hall Effect. „Physics Today“ том  56 (8): 38–42. doi:10.1063/1.1611351. Bibcode2003PhT....56h..38A. 
  35. David J Thouless (12 March 1998). Topological Quantum Numbers in Nonrelativistic Physics. World Scientific. ISBN 978-981-4498-03-6. 
  36. Wen, Xiao-Gang. Theory of the edge states in fractional quantum Hall effects. „International Journal of Modern Physics C“ том  6 (10): 1711–1762. doi:10.1142/S0217979292000840. Bibcode1992IJMPB...6.1711W. http://dao.mit.edu/~wen/pub/edgere.pdf. посет. 14 јуни 2012 г. 
  37. Quintanilla, Jorge; Hooley, Chris (јуни 2009 г). The strong-correlations puzzle. „Physics World“. http://www.isis.stfc.ac.uk/groups/theory/research/the-strong-correlations-puzzle8120.pdf. посет. 14 јуни 2012 г. 
  38. Field, David; Plekan, O.; Cassidy, A.; Balog, R.; Jones, N.C. and Dunger, J. (12 март 2013 г). Spontaneous electric fields in solid films: spontelectrics. „Int.Rev.Phys.Chem.“ том  32 (3): 345–392. doi:10.1080/0144235X.2013.767109. 
  39. Eugenie Samuel Reich. „Hopes surface for exotic insulator“. Nature. 
  40. Dzero, V.; K. Sun; V. Galitski; P. Coleman. Topological Kondo Insulators. „Physical Review Letters“ том  104 (10): 106408. doi:10.1103/PhysRevLett.104.106408. Bibcode2010PhRvL.104j6408D. http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.104.106408. посет. 6 јануари 2013 г. 
  41. „Understanding Emergence“. National Science Foundation. конс. 30 March 2012. 
  42. Levin, Michael; Wen, Xiao-Gang. Colloquium: Photons and electrons as emergent phenomena. „Reviews of Modern Physics“ том  77 (3): 871–879. doi:10.1103/RevModPhys.77.871. Bibcode2005RvMP...77..871L. 
  43. 43,0 43,1 Neil W. Ashcroft; N. David Mermin (1976). Solid state physics. Saunders College. ISBN 978-0-03-049346-1. 
  44. Eckert, Michael. Disputed discovery: the beginnings of X-ray diffraction in crystals in 1912 and its repercussions. „Acta Crystallographica A“ том  68 (1): 30–39. doi:10.1107/S0108767311039985. Bibcode2012AcCrA..68...30E. http://journals.iucr.org/a/issues/2012/01/00/wx0005/index.html. 
  45. Han, Jung Hoon (2010). Solid State Physics. Sung Kyun Kwan University. http://manybody.skku.edu/Lecture%20notes/Solid%20State%20Physics.pdf. 
  46. 46,0 46,1 Perdew, John P.; Ruzsinszky, Adrienn. Fourteen Easy Lessons in Density Functional Theory. „International Journal of Quantum Chemistry“ том  110 (15): 2801–2807. doi:10.1002/qua.22829. http://www.if.pwr.wroc.pl/~scharoch/Abinitio/14lessons.pdf. посет. 13 мај 2012 г. 
  47. Nambu, Yoichiro (8 December 2008). „Spontaneous Symmetry Breaking in Particle Physics: a Case of Cross Fertilization“. Nobelprize.org. 
  48. Greiter, Martin (16 March 2005). Is electromagnetic gauge invariance spontaneously violated in superconductors?. „arXiv:cond-mat/0503400“. 
  49. Leutwyler, H.. Phonons as Goldstone bosons. ст. 9466. Bibcode1996hep.ph....9466L. 
  50. 50,0 50,1 Vojta, Matthia (16 Sep 2003). Quantum phase transitions. „arXiv:cond-mat/0309604 [cond-mat]“. 
  51. 51,0 51,1 51,2 51,3 Condensed-Matter Physics, Physics Through the 1990s. National Research Council. 1986. ISBN 0-309-03577-5. http://www.nap.edu/catalog/626/an-overview-physics-through-the-1990s. 
  52. Malcolm F. Collins Professor of Physics McMaster University. Magnetic Critical Scattering. Oxford University Press, USA. ISBN 978-0-19-536440-8. 
  53. Richardson, Robert C. (1988). Experimental Techniques in Condensed Matter Physics at Low Temperatures. Addison-Wesley. ISBN 0-201-15002-6. 
  54. 54,0 54,1 Chaikin, P. M.; Lubensky, T. C. (1995). Principles of condensed matter physics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-43224-3. 
  55. Wentao Zhang (22 August 2012). Photoemission Spectroscopy on High Temperature Superconductor: A Study of Bi2Sr2CaCu2O8 by Laser-Based Angle-Resolved Photoemission. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-642-32472-7. 
  56. Siegel, R. W.. Positron Annihilation Spectroscopy. „Annual Review of Materials Science“ том  10: 393–425. doi:10.1146/annurev.ms.10.080180.002141. Bibcode1980AnRMS..10..393S. 
  57. Committee on Facilities for Condensed Matter Physics (2004). „Report of the IUPAP working group on Facilities for Condensed Matter Physics : High Magnetic Fields“ (PDF). International Union of Pure and Applied Physics. The magnetic field is not simply a spectroscopic tool but is a thermodynamic variable which, along with temperature and pressure, controls the state, the phase transitions and the properties of materials. 
  58. 58,0 58,1 Committee to Assess the Current Status and Future Direction of High Magnetic Field Science in the United States; Board on Physics and Astronomy; Division on Engineering and Physical Sciences; National Research Council (25 November 2013). High Magnetic Field Science and Its Application in the United States:: Current Status and Future Directions. National Academies Press. ISBN 978-0-309-28634-3. http://www.nap.edu/catalog/18355/high-magnetic-field-science-and-its-application-in-the-united-states. 
  59. Moulton, W. G. and Reyes, A. P. (2006). „Nuclear Magnetic Resonance in Solids at very high magnetic fields“. Herlach, Fritz. High Magnetic Fields. Science and Technology. World Scientific. ISBN 9789812774880. https://books.google.com/books?id=tN8CbCHzBmcC&pg=PA185. 
  60. Doiron-Leyraud, Nicolas. Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor. „Nature“ том  447 (7144): 565–568. doi:10.1038/nature05872. PMID 17538614. Bibcode2007Natur.447..565D. 
  61. 61,0 61,1 Buluta, Iulia; Nori, Franco. Quantum Simulators. „Science“ том  326 (5949): 108–11. doi:10.1126/science.1177838. PMID 19797653. Bibcode2009Sci...326..108B. 
  62. Glanz, James. „3 Researchers Based in U.S. Win Nobel Prize in Physics“, 10 октомври 2001 (посет. 23 мај 2012 г).
  63. Committee on CMMP 2010; Solid State Sciences Committee; Board on Physics and Astronomy; Division on Engineering and Physical Sciences, National Research Council (21 December 2007). Condensed-Matter and Materials Physics:: The Science of the World Around Us. National Academies Press. ISBN 978-0-309-13409-5. http://www.nap.edu/catalog/11967/condensed-matter-and-materials-physics-the-science-of-the-world. 
  64. 64,0 64,1 64,2 Yeh, Nai-Chang. A Perspective of Frontiers in Modern Condensed Matter Physics. „AAPPS Bulletin“ том  18 (2). http://www.its.caltech.edu/~yehgroup/documents/AAPPS_v18_no2_pg11.pdf. посет. 31 март 2012 г. 

Дополнителна литература[уреди | уреди извор]

Шаблон:Condensed matter physics topics