• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fizyka materii skondensowanej

    Przeczytaj także...
    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie.
    Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.

    Fizyka materii skondensowanej – dział fizyki zajmujący się makroskopowymi własnościami fizycznymi materii.

    Fizyka materii skondensowanej zajmuje się w szczególności fazą skondensowaną materii, czyli sytuacjami, w których liczba składników układu jest bardzo duża oraz oddziaływania pomiędzy składnikami są silne. Najbardziej znanymi przykładami materii skondensowanej są ciała stałe oraz ciecze, gdzie o kształcie układu decydują oddziaływania elektromagnetyczne pomiędzy atomami lub cząsteczkami wchodzącymi w skład układu. Bardziej egzotycznymi fazami są: stan nadciekły, kondensat Bosego-Einsteina, nadprzewodniki pierwszego i drugiego rodzaju, ferromagnetyk i antyferromagnetyk.

    Kondensat fermionów to twór teoretyczny, zaproponowany przez Enrico Fermiego, nazywany na jego cześć czasami cieczą Fermiego. Miałby to być stan skupienia materii, w którym występowałby kondensat składający się z populacji fermionów, z których wszystkie razem występowałyby w tym samym stanie kwantowym.Ciecz Fermiego – rodzaj cieczy kwantowej fermionów powstałej w specyficznych warunkach, przy zachowaniu dostatecznie niskiej temperatury. Model cieczy Fermiego zakłada istnienie oddziaływania fermion-fermion, przykładem takiej cieczy są elektrony w metalu. Fenomenologiczną teorię cieczy Fermiego przedstawił radziecki fizyk L. Landau w 1956 roku.

    Fizyka materii skondensowanej jest najobszerniejszym działem współczesnej fizyki. Wyrosła bezpośrednio z fizyki ciała stałego, która jest uważana obecnie za główną gałąź fizyki materii skondensowanej. Sam termin fizyka materii skondensowanej został zaproponowany przez Philipa Andersona oraz Volkera Heinego.

    Philip Warren Anderson (ur. 13 grudnia 1923 w Indianapolis) – fizyk amerykański. Urodzony w Indianapolis w stanie Indiana, dorastał w Urbana (stan Illinois). Studiował na Uniwersytecie Harvarda, który ukończył z wyróżnieniem w 1943 roku. W czasie wojny krótko pracował w Laboratorium Badawczym Marynarki Wojennej USA (U.S. Naval Research Laboratory).Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10 do 10 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie bądź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.

    Jednym z powodów powstania wspólnej nazwy materia skondensowana dla, często odległych dziedzin fizyki, jest fakt, że modele i metody używane w tych dziedzinach są bardzo podobne bądź wręcz te same. Przykładowo elektrony przewodnictwa w przewodniku tworzą rodzaj cieczy kwantowej o bardzo podobnych właściwościach do cieczy złożonych z atomów. W szczególności, w nadprzewodnictwie kondensacja elektronów w nowy rodzaj fazy, w której poruszają się bez strat, jest bardzo podobna do fazy nadciekłej występującej w niskich temperaturach w He.

    Półmetale (metaloidy) – pierwiastki chemiczne, które mają własności pośrednie między metalami i niemetalami. Zalicza się do nich: antymon, arsen, bor, german, krzem, tellur oraz czasami także selen, glin, polon i astat, w niektórych podręcznikach także węgiel, mający najwyższą temperaturę topnienia z dotychczas poznanych pierwiastków, oraz fosfor (tworzący odmianę czarną o właściwościach fizycznych przypominających metal).Zol – układ koloidalny w postaci cząstek koloidalnych rozproszonych w cieczy lub gazie. W praktyce pod tym terminem kryje się większość układów koloidalnych.

    Fizyka materii skondensowanej posiada dużą część wspólną z chemią, fizyką materiałów, nanotechnologią, inżynierią.

    Tematyka objęta fizyką materii skondensowanej[]

  • Fazy
  • Gaz; Ciecz; Ciało stałe
  • Niskotemperaturowe fazy- Kondensat Bosego-Einsteina, Gaz Fermiego; Ciecz Fermiego, Kondensat fermionów; Ciecz Luttingera; Nadciekłość; Złożone fermiony; Supersieci
  • Zjawiska fazowe - Parametr porządku; Przejście fazowe
  • Interfejsy
  • Naprężenia na powierzchniach
  • Wzrost domenowy - Nukleacja
  • Sieć krystaliczna
  • Izolator; Metal; Półprzewodnik; Półmetal
  • Zjawiska elektronowe - Przerwa pasmowa; Fale Blocha; Pasmo przewodnictwa; Masa efektywna; Przewodnictwo elektryczne; Dziura; Pasmo walencyjne
  • Zjawiska elektronowe - Efekt Kondo; Plazmon; Kwantowy efekt Halla; Nadprzewodnictwo; Kryształ Wignera; Efekt termoelektryczny
  • Zjawiska sieciowe - Antyferromagnetyk; Efekt ferroelektryczny; Ferromagnetyk; Magnon; Fonon; Szkło spinowe; Defekt topologiczny
  • Ciała stałe o niekrystalicznej strukturze
  • Rodzaje - Postać amorficzna; Kwazicząstki
  • Miękka materia skondensowana
  • Rodzaje - Ciekłe kryształy; Polimery; Płyn nienewtonowski; Żele; Zole; Emulsje; Koloidy; Stan szklisty
  • Nanotechnologia
  • NEMS
  • Mikroskopia sił atomowych
  • Transport Ciepła w nanoskali
  • Transport spinowy
  • Stan szklisty – stan skupienia, w którym materia nie posiada uporządkowania dalekiego zasięgu, a jedynie lokalne zagęszczenia materii zwane mikroobszarami, domenami lub klasterami, tworzące nieregularną więźbę i ograniczające się do objętości o średnicy nie przekraczającej 20 Å. Z tych powodów promieniowanie rentgenowskie rozproszone na powierzchni ciała w stanie szklistym nie daje efektu interferencyjnego, jak to ma miejsce w przypadku kryształów (dyfrakcja Bragga). Dlatego szkieł nie można identyfikować rentgenograficznie.Stan skupienia materii – podstawowa forma, w jakiej występuje substancja, określająca jej podstawowe właściwości fizyczne. Właściwości substancji wynikają z układu oraz zachowania cząsteczek tworzących daną substancję. Bardziej precyzyjnym określeniem form występowania substancji jest faza materii.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Szkło spinowe – rodzaj materiału magnetycznego, wykazujący lokalne uporządkowanie spinów (momentów magnetycznych), lecz nie posiadający wypadkowego momentu magnetycznego. Ze szkłem spinowym mamy do czynienia, gdy momenty magnetyczne rozmieszczone są przypadkowo w sieci krystalicznej, a oddziaływanie spinu z pierwszym sąsiadem ma naturę ferromagnetyczną, a z drugim antyferromagnetyczną. Oddziaływanie o charakterze ferromagnetycznym między momentami magnetycznymi następuje przez poruszające się elektrony przewodnictwa. W przypadku szkieł spinowych struktura materiału i rodzaj oddziaływań prowadzi do frustracji spinów (sprzeczne oddziaływanie z najbliższymi i drugimi sąsiadami) co sprawia, że energia układu ma wiele minimów. Konsekwencją powyższego jest płynięcie układu w czasie, tzn. wolne zmienianie się struktury spinowej – co jest cechą charakterystyczną szkieł spinowych.
    Efekt Kondo - w fizyce ciała stałego terminem tym określa się ogół procesów odpowiedzialnych za obserwowaną w niskich temperaturach (poniżej temperatury Kondo) anomalną zależność oporu materiału od temperatury, zaobserwowaną po raz pierwszy przez W. J. de Haasa w 1934 roku, następnie częściowo wytłumaczoną przez Juna Kondo w 1964, oraz ostatecznie w pełni wyjaśnioną przez Kennetha G. Wilsona w 1975 roku. Najprościej efekt Kondo można opisać jako efekt oddziaływania pojedynczych magnetycznych atomów domieszki z elektronami przewodnictwa materiału diamagnetycznego, czyli skomplikowany problem wielociałowy.
    Nanotechnologia – ogólna nazwa całego zestawu technik i sposobów tworzenia rozmaitych struktur o rozmiarach nanometrycznych, czyli na poziomie pojedynczych atomów i cząsteczek. Rozmiary nanometryczne nie są jednoznacznie zdefiniowane. Powszechnie znany przedział 1,5 - 100 nm nie znajduje potwierdzenia praktycznego. Obecnie uważa się iż granice rozmiarów nanometrycznych leżą tam, gdzie rozmiar struktury koreluje z właściwościami fizycznymi materiału.
    Ciekłe kryształy – nazwa fazy pośredniej między ciekłym i krystalicznym stanem skupienia materii, którą charakteryzuje zdolność do płynięcia, charakterystyczna dla cieczy i jednocześnie dalekozasięgowe uporządkowanie tworzących ją cząsteczek, podobnie jak to ma miejsce w kryształach.
    W fizyce plazmon stanowi kwant oscylacji plazmy. Plazmon jest kwazicząstką wynikającą z kwantowania oscylacji plazmy tak samo jak fotony i fonony są kwantami odpowiednio elektromagnetycznych i mechanicznych drgań (chociaż foton jest cząstką elementarną, a nie kwazicząstką). Tak więc plazmony są wspólnymi oscylacjami gęstości gazu swobodnych elektronów, na przykład przy częstościach optycznych. Plazmony mogą oddziaływać z fotonami tworząc inną kwazicząstkę zwaną polarytonem.
    Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 2, z grupy helowców (gazów szlachetnych) w układzie okresowym. Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4×10% w górnych warstwach atmosfery).
    Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.021 sek.