Fizyka ciała stałego

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Wymiana atomów w ciele stałym w wyniku dyfuzji
Model upakowania atomów w krystalicznym ciele stałym
Obraz SEM przykładowego ciała stałego – szczawianu wapnia (kamień nerkowy)
Bizmut krystaliczny opalizujący w wyniku utlenienia warstwy powierzchniowej
Aparatura, za pomocą której Wiedemann i Franz ustalili zależność LT = K/σ

Fizyka ciała stałego - dział fizyki zajmujący się ciałami stałymi, tj. takimi które w danych warunkach zachowują swój kształt makroskopowy. Fizyka ciała stałego jest częścią fizyki materii skondensowanej.

Z mikroskopowego punktu widzenia, atomy i cząsteczki w ciele stałym zachowują swoje położenie względem innych atomów, wykonując tylko pewne drgania wokół swoich średnich położeń. Atomy te mogą być ułożone w przestrzeni zgodnie z pewnymi regułami symetrii - mówimy wtedy o kryształach. Obok kryształów klasycznych, w których cała struktura atomowa da się przedstawić w postaci pewnego powtarzającego się w przestrzeni wzoru, możliwe są również tzw. kwazikryształy, w których atomy tworzą nieperiodyczną sieć o symetrii np. pięciokątnej, oraz ciała amorficzne czyli bezpostaciowe, w których nie ma dalekozasięgowego uporządkowania.

Współcześnie, głównym kierunkiem badań są własności mikroskopowe, określone prawami mechaniki kwantowej. W szczególności badana jest teoretycznie struktura elektronowa. Z reguły polega to na rozwiązywaniu wielociałowego równania Schrödingera metodami numerycznymi. Ta metoda jest skomplikowana, dlatego opracowuje się szereg przybliżeń, których testowanie i ulepszanie stanowi odrębną specjalizację. Istnieje nadzieja, że ta metoda pozwoli na przewidywanie mikroskopowych własności ciał stałych.

Laboratoria fizyków ciała stałego są z reguły nastawione na badanie określonych własności ciał, co odpowiada określonym specjalizacjom. Można tu wymienić własności magnetyczne, przewodnictwo elektryczne, własności mechaniczne i optyczne, które są opisywane przez odpowiednie stałe materiałowe. Takimi stałymi są podatność magnetyczna, temperatury krytyczne charakteryzujące różnego rodzaju przemiany fazowe, moduł Younga, przenikalność elektryczna itp. W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się badania własności, wynikających ze szczegółów struktury o rozmiarach nanometra, tj. 10−9 metra, tzw. nanotechnologia.

Główne zagadnienia[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Charles Kittel: Wstęp do fizyki ciała stałego. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998. ISBN 8301127066.