凝聚态物理简介
关于凝聚态物理简介_如何提高物理成绩
关于凝聚态物理简介_如何提高物理成绩凝聚态物理一般指凝聚态物理学，凝聚态物理学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。
这次小编给大家整理了凝聚态物理简介，供大家阅读参考。
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，因而判断构成凝聚态物质的某些类型微观粒子的集体是否呈现量子特征（波粒二象性）是至关紧要的。
电子质量小，常温下明显地呈现量子特征；离子或原子则由于质量较重，只有低温下（约4K）的液氦或极低温下（μK至nK）的碱金属稀薄气体，原子的量子特征才突出地表现出来。
凝聚态物理专业
凝聚态物理专业凝聚态物理是物理学中的一个重要分支，它研究的是物质在凝聚态下的性质和行为。
凝聚态物理既是基础物理学的重要组成部分，也是应用物理学和材料科学的重要基础。
本文将从凝聚态物理的基本概念、发展历程、研究方法和应用领域等方面进行介绍。
一、凝聚态物理的基本概念凝聚态物理是研究物质在凝聚态下的性质和行为的物理学分支。
凝聚态物理主要研究固体和液体的性质，包括它们的结构、热力学性质、电子结构、磁性、光学性质等。
凝聚态物理的研究对象包括晶体、非晶体、液晶等各种材料。
凝聚态物理的研究内容涉及到量子力学、统计力学、电磁学等多个物理学分支。
二、凝聚态物理的发展历程凝聚态物理作为一个独立的物理学分支，起源于19世纪。
当时，人们对固体和液体的性质知之甚少，凝聚态物理的研究主要集中在热力学和光学方面。
随着科学技术的进步，特别是量子力学的发展，凝聚态物理得到了迅速发展。
20世纪50年代以后，凝聚态物理取得了一系列重要的成果，如超导现象的发现、凝聚态物质的相变行为研究等。
近年来，凝聚态物理的研究重点逐渐转向了新材料、低维系统和量子信息等领域。
三、凝聚态物理的研究方法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，通过实验可以观察和测量物质的性质和行为。
凝聚态物理实验的手段非常多样，如X射线衍射、电子显微镜、核磁共振等。
理论是凝聚态物理研究的重要手段，通过建立物理模型和进行计算，可以解释和预测物质的性质和行为。
凝聚态物理的理论方法包括密度泛函理论、格林函数方法、微扰论等。
四、凝聚态物理的应用领域凝聚态物理的研究成果在许多领域都有广泛的应用。
其中最重要的应用领域之一是材料科学和工程。
凝聚态物理的研究为新材料的开发和设计提供了理论基础。
例如，研究超导材料的凝聚态物理现象，可以为超导电力设备和磁共振成像等应用提供技术支持。
此外，凝聚态物理的研究还在能源领域、光电子学、纳米技术等方面有着重要的应用价值。
物理学中的凝聚态和量子现象
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、结论总之，凝聚态物理和量子物理在当前的物理学研究中起着至关重要的作用。
通过这两个领域的研究，科学家们能够从微观和宏观两个层面更深入地探讨物质和微粒子的本质和行为。
凝聚态物理学与凝聚物性质分析
凝聚态物理学与凝聚物性质分析凝聚态物理学是一个研究物质在常态下的集体行为和性质的学科。
它揭示了物质在凝聚态中所呈现的各种现象和规律，并通过对凝聚物的性质进行分析，深入理解物质的本质。
本文将从凝聚态物理学的背景、研究方法和应用以及凝聚物性质分析的重要性等方面进行讨论。
一、凝聚态物理学的背景凝聚态物理学是物理学的重要分支之一，它涉及到固体、液体和气体等物质的集体行为和性质。
早在19世纪初，人们对于物质的集体行为和性质产生了浓厚的兴趣，并提出了各种理论模型来解释这些现象。
随着科学技术的发展，凝聚态物理学得到了进一步的发展，形成了一系列重要的理论和方法。
二、凝聚态物理学的研究方法凝聚态物理学的研究方法包括实验研究和理论研究两个方面。
1.实验研究实验研究是凝聚态物理学的基础和核心，通过对材料的制备和检测，以及对样品的更改和控制，可以获得不同凝聚物的特性和性质。
实验研究可以通过各种技术手段来实现，如X射线衍射、扫描电子显微镜等。
这些技术手段可以提供物质的结构、形态和性质等信息，为理论研究提供了重要的实验依据。
2.理论研究理论研究是凝聚态物理学的重要组成部分，通过数学方法和计算模型来解释和预测凝聚物的性质。
理论研究可以从宏观和微观两个层面上进行，分别研究凝聚物的宏观性质和微观结构。
理论研究可以提供对凝聚物性质的定量分析和预测，为实验研究提供重要的理论指导。
三、凝聚态物理学的应用凝聚态物理学在各个领域都有广泛的应用。
1.材料科学凝聚态物理学在材料科学中具有重要的应用价值。
它可以帮助研究人员理解材料的结构和性质，为新材料的设计和制备提供理论依据。
凝聚态物理学还可以揭示材料的相变行为和物理机制，为改进材料的性能提供指导。
2.能源研究凝聚态物理学在能源研究中也发挥着重要作用。
它可以帮助研究人员研究和改进能源转换和存储材料，如太阳能电池、锂离子电池等。
凝聚态物理学可以帮助优化能源设备的结构和性能，提高能源的利用效率。
3.生物科学凝聚态物理学在生物科学中也有广泛的应用。
凝聚态物理
凝聚态物理凝聚态物理是研究物质的宏观行为以及产生这些行为的微观机制的学科。
它关注物质在固态和液态条件下的性质，以及物质在这些条件下所表现出的不同相态和相互作用。
凝聚态物理的研究范围广泛，包括固体物理、液体物理、超导物理、低温物理等。
固体物理是凝聚态物理中的一个重要分支，它研究固体物质的性质和行为。
固体是一种具有确定的形状和体积的物体，其分子和原子紧密排列，形成了稳定的晶体结构。
固体物理研究固体的结构、电学性质、热学性质、力学性质等。
其中，晶体结构是固体物理中的一个核心概念，它确定了物质的周期性排列和周期性性质。
另一个重要的凝聚态物理领域是低温物理学。
低温物理研究物质在极低温下的性质和现象，通常指涉温度低于1开尔文（K）的实验条件。
低温物理学的研究对象包括超导体、超流体和玻色-爱因斯坦凝聚等。
超导体是一种在极低温条件下表现出电阻为零的材料，具有巨大的应用潜力。
超流体是一种在极低温下表现出无黏性流动的流体，具有奇异的量子性质。
液体物理学是凝聚态物理中的另一个重要领域，研究液体的性质和行为。
液体是一种没有固定形状，但有固定体积的物质，在原子和分子之间存在着相互作用力。
液体物理学研究液体的流动性质、表面张力、相变等。
液体物理学研究的一个重要课题是玻璃转变现象，即液体在冷却过程中逐渐变得粘稠，并在某个温度下形成非晶态结构。
此外，在凝聚态物理中还有其他一些重要的研究领域，例如自旋电子学、量子材料等。
自旋电子学研究电子的自旋在固体材料中的运动和相互作用，为新型电子器件的发展提供了重要的理论和实验基础。
量子材料是一类具有特殊量子性质的材料，如拓扑绝缘体、量子霍尔效应等，它们在探索量子信息和量子计算等领域具有重要潜力。
凝聚态物理不仅涉及基础研究，还具有广泛的应用价值。
例如，在电子器件领域，凝聚态物理研究为新型半导体器件和光电子器件的设计和制造提供了重要的指导。
在能源领域，凝聚态物理研究为新型太阳能电池、燃料电池等可再生能源的开发提供了基础。
物理中的凝聚态物理学
物理中的凝聚态物理学物理是自然科学中最基础的一门学科，它研究的是大自然中各种现象及其规律。
物理学在人类探索自然、认识宇宙的过程中起着无法替代的作用。
而凝聚态物理学作为物理学的一个重要分支，是研究各种物质在固态或液态状态下的物理性质和各种奇妙现象的学科，它在纳米科技、光电子、超导等领域有广泛应用。
一、凝聚态与常规物理的区别凝聚态物理学是研究物质在固态、液态及等离子态下的物理性质的学科，它与常规物理学有着明显的区别。
常规物理学是以纯粹的自然实验为基础，更多关注的是自然界的宏观现象和普适性规律。
而凝聚态物理学则注重探究微观领域的物质行为，它更多是以条件实验为基础，关注的是物质的细节性质和相关的特异性规律。
二、凝聚态物理中的基本概念凝聚态物理中有一些基本的概念，比如能带理论、费米面理论、磁性、超导、局域化等等。
其中，能带理论是凝聚态物理中最基础的理论，它描述了原子在晶体中的电子各自的能量状态。
费米面理论则是描述了费米子在低温下的统计行为，凝聚态物理学家们通过研究费米面来揭示一些物质的电性质和导电性质。
而磁性和超导则是凝聚态物理中非常重要的两个方向。
磁性是指物质在特定条件下具有各种磁性行为，而超导则是介电体在低温下出现的完全零阻电流的现象，它在实际应用中具有非常广泛的用途。
三、凝聚态物理的应用凝聚态物理是实际应用中非常重要的一个分支，它涉及到各个领域。
这里我们可以简要介绍一下凝聚态物理在材料科学、电子技术、生命科学等方面的一些应用。
在材料科学方面，凝聚态物理学提供了诸如中心点法、热力学法等多种理论工具，可以帮助科学家优化和设计各种有用材料，比如面向能源、环境、催化、光电池等领域的材料。
在电子技术领域，凝聚态物理学在发展存储设备、符号处理、量子点光电元件等方面的应用也起到了不可替代的作用。
特别是在纳米材料和纳米器件方面，凝聚态物理学已经具备非常强的优势，在光电子学、微电子学、大数据计算等新兴技术领域的应用上也有着广泛的应用。
凝聚态物理简介
鉴于国际上团簇研究仍处于发展初期，这个领 域还有待于我们去积极而严谨的探索：一方面向小 尺寸发展，深入到团簇内部原子和电子的结构和性 质，弄清物质由单个原子、分子向大块材料过渡的 基本规律和转变关节点；另一方面向大尺度发展， 研究由团簇构成各种材料包括超激粒子的结构和性 质，同时促进团簇基础研究成果向应用方面转化。
二、团簇基本知识简介
团簇是由几个乃至数千个原子或分子(国际上多数 定义含原子数在10一1000范围)通过一定的物理或化学 结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体。
团簇的性质既不同于单个原子和分子，也不同 于固体或液体，而且不能用两者性质作简单的线性 外延或内插得到。因此人们把团簇看做是介于原子， 分子与宏观固体之间物质结构的新层次或新凝聚态， 即介观层次，是各种物质由原子，分子向体相物质 转变的中间过渡态，或者说代表了凝聚态物质的初 始态。
特别是，当电子波函数的相干波长与体系的特征 波长可比时更表现出全新的物理效应和规律。这是凝 聚态物理的重要发展前沿之一。凝聚态物理的另一重 要发展前沿是以发现新的有序相和有序相的不对称破 缺以及这些新相所具有的新的物理性能为主要目标的 研究：高温超导电性和超导物理研究、新功能晶体材 料的探索和材料设计专家系统的研究、稀土—过渡族 化合物磁性、表面物理（原子水平的界面生长，界面 反应及界成材料）等是主要的研究内容，这也是凝聚 态物理中最具有活力的领域。
2. 凝聚态物理的特点 凝聚态物理的特点是：最富有创新性，研究内容 极其广泛；基础研究与应用研究的界限越来越难以划 分；研究前沿发展很快，此起彼伏，它将更使人感到 眼花缭乱。它的发展的大趋势是将不断地开拓出新的 领域，制备出新的材料、发现令人意想不到的新现象。 在物理学和化学以及生物学和化学以及生物学的结合 和交叉方面，毫无疑问，凝聚态物理将起状、管状、团状、 空心球状、零维、一维、二维、三维结构) 的合成和 性质；5）发展新的方法对团簇表面进行修饰和控制； 6）团簇与表面的相互作用，主要研究团簇在表面的 扩散、吸附、沉积等动力学行为；7）富勒烯和纳米 管内掺杂的结构与性质的研究，这与团簇的潜在应 用直接关联；8）探索新的理论，不仅能解释现有团 簇的效应和现象，而且能解释和预知团簇的结构， 模拟团簇动力学性质，指导实验。
什么是凝聚态物理
什么是凝聚态物理凝聚态物理学(condensed matter physics)是从微观角度出发，研究由大量粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。
凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。
凝聚态物理的研究对象凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。
经过半个世纪的发展，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。
一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切;另一方面许多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理与团簇物理等。
从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一，从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指，每年发表的论文数在物理学的各个分支中居领先位置。
有力地促进了诸如化学、物理、生物物理学和地球物理等交叉学科的发展。
众所周知，复杂多样的物质形态基本上分成三类：气态、液态和固态，在这三种物态中，凝聚态物理研究的对象就占了二个，这就决定了这门学科的每一步进展都与我们人类的生活休戚相关。
从传统的各种金属、合金到新型的各种半导体、超导材料，从玻璃、陶瓷到各种聚合物和复合材料，从各种光学晶体到各种液晶材料等等;所有这些材料所涉及到的声、光、电、磁、热等特性都是建立在凝聚态物理研究的基础上的。
凝聚态物理研究还直接为许多高科学技术本身提供了基础。
当今正蓬勃发展着的微电子技术、激光技术、光电子技术和光纤通讯技术等等都密切联系着凝聚态物理的研究和发展。
凝聚态物理以万物皆成于原子为宗旨，以量子力学为基础研究各种凝聚态，这是一个非常雄心勃勃的举措。
应该说出自于对固态中晶态固体的研究和对液态中量子液体的研究。
凝聚态物理
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。
凝聚态物理专业课程
凝聚态物理专业课程摘要：一、凝聚态物理简介二、凝聚态物理专业课程设置1.基础课程2.核心课程3.选修课程三、课程学习要求及意义四、就业方向及前景正文：凝聚态物理是一门研究物质在固态、液态和等离子态下的性质和现象的学科，其研究范围涵盖了材料科学、半导体物理、超导电性、量子力学等诸多领域。
在我国，凝聚态物理专业课程的设置旨在培养具有扎实的理论基础和实验技能的高级人才，以满足国家在材料、能源、信息等领域的发展需求。
一、凝聚态物理简介凝聚态物理是物理学的一个重要分支，其研究对象包括各种晶体、非晶体、液晶、电解质溶液等，涉及的现象有固态相变、超导电性、磁性、光学、电学、热学等。
凝聚态物理的研究方法既包括理论推导、计算模拟，也包括实验观测和验证。
二、凝聚态物理专业课程设置1.基础课程基础课程主要包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、微积分、力学、热力学与统计物理等。
这些课程为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
2.核心课程核心课程包括固体物理、半导体物理、超导电性、磁学、光学、量子力学、固体量子力学、凝聚态理论等。
这些课程涉及凝聚态物理的基本概念、原理和前沿领域。
3.选修课程选修课程涵盖了更多的专业领域，如电子器件、材料科学、薄膜技术、计算物理、纳米技术等。
学生可以根据自己的兴趣和发展方向选择相应的课程。
三、课程学习要求及意义1.要求学习凝聚态物理专业课程需要扎实的数学和物理基础，严谨的科学态度和较强的逻辑思维能力。
此外，实验技能也是不可或缺的，学生需要掌握各种物理实验方法和技巧。
2.意义凝聚态物理专业课程的学习不仅能够使学生掌握扎实的专业知识，还能够培养其独立思考和创新能力。
毕业生可以在科研、教育、生产和管理等领域开展工作，为国家的科技发展和经济建设贡献力量。
四、就业方向及前景1.就业方向凝聚态物理专业的毕业生主要在科研单位、高等院校、企事业单位从事科研、教学、技术开发和管理工作。
2.前景随着国家在材料、能源、信息等领域的不断发展，凝聚态物理专业的就业前景十分广阔。
凝聚态物理知识点
凝聚态物理知识点凝聚态物理是物理学的一个重要分支，研究物质在固体和液体等凝聚态下的性质和行为。
本文将介绍一些凝聚态物理的基本知识点，帮助读者对这一领域有更深入的了解。
一、固体结构1. 晶体结构晶体是具有长程有序的固体结构，其原子或分子按照规律的排列方式进行堆积。
常见的晶体结构包括立方晶系、单斜晶系、正交晶系等。
不同的晶体结构决定了物质的性质和行为。
2. 结晶缺陷结晶缺陷是晶体中存在的非完美排列的原子或分子。
常见的结晶缺陷包括点缺陷（空位、杂质原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。
结晶缺陷对晶体的性质和行为起着重要的影响。
二、凝聚态物质的性质1. 热力学性质凝聚态物质的热力学性质描述了物质在不同温度、压力下的状态和相变行为。
包括物质的热容、热导率、热膨胀系数等。
热力学性质的研究对于理解物质的相变和热传导等过程具有重要意义。
2. 电子结构与导电性凝聚态物质中的电子结构是物质性质的关键因素。
金属、半导体和绝缘体是常见的导电性质分类，其差异在于能带结构和价带填充程度。
电子结构的研究对于理解物质的导电行为和电子器件的实际应用具有重要意义。
3. 磁性与自旋凝聚态物质中的自旋相互作用决定了物质的磁性。
包括顺磁性、反磁性以及铁磁性、抗磁性等。
磁性的研究对于材料科学和磁存储技术的发展具有重要意义。
4. 光学性质凝聚态物质对光的吸收、散射、折射和发射等光学性质具有重要影响。
包括透明性、色散性、偏振性等。
通过研究物质的光学性质可以了解其电磁响应行为和光传导等过程。
三、凝聚态物理的研究方法1. 实验方法凝聚态物理研究中常用的实验方法包括晶体生长、X射线衍射、电子显微镜、核磁共振等。
实验方法的发展推动了凝聚态物理的进步，为深入理解物质的性质和行为提供了重要手段。
2. 理论方法凝聚态物理的理论方法包括量子力学、固体物理学、统计物理学等。
通过理论方法可以推导出物质的性质和行为的数学模型，并与实验结果进行比较，从而提供对物质的深入理解。
凝聚态物理第一章-绪论
一、凝聚态物理学的定义
• 研究固体、液体的组成、结构、缺陷 及其物理、化学性质的一门学科。它还 涉及到固体和液体之间的中间态，如液 晶(liquid crystal)、玻璃态、等离子体 (plasma)及低温下的特殊量子态（如超流 (superdistribution)）等。构成凝聚态体 系的粒子和粒子之间总是存在相互作用 的，凝聚态物理就是通过研究这些相互 作用来认识凝聚态物质世界的。
第一章 凝聚态物理学简介 (Introduction of Condensed Matter Physics)
2009.2.
主要参考书目
• [1] 冯端，金国钧，凝聚态物理学，高等教育出版社， 2003 • [2] 解士杰，韩圣浩，凝聚态物理，山东教育出版社， 2001 • [3] M. P. Marder, Condensed Matter Physics,John Wiley & Sons, Inc., 2000 • [4] 田强，涂清云，凝聚态物理学进展，科学出版社， 2005 • [5] 冯端，金国钧，凝聚态物理学新论, 上海科技出版 社，1992
• 由量子力学描述的微观世界和复杂的宏 观凝聚态物质并非轻而易举之事，其中 存在富于魅力的智力挑战，也收获了未 曾预期的实际报偿。如近年发现的高温 超导体，介观系统中的量子输运，光子 晶 体 ， C60 分 子 与 固 体 ， 碳 纳 米 管 ， GMR与CMR等。 —— 与复杂性为邻，探索复杂凝聚态物 理学就自然地成为物理学另一发展前沿。
固相 液晶相 塑性晶体 液相
固相
液晶相
液相
温度
长棒分子在晶体、液晶和各向同性流体中的排列示意图
• 液晶，是一种在一定温度范围内呈现既 不同于固态、液态，又不同于气态的特 殊物质态，它既具有各向异性的晶体所 特有的双折射性，又具有液体的流动性。 一般可分热致液晶和溶致液晶两类。在 显示应用领域，使用的是热致液晶，超 出一定温度范围，热致液晶就不再呈现 液晶态，温度低了，出现结晶现象，温 度升高了，就变成液体；液晶显示器件 所标注的存储温度指的就是呈现液晶态 的温度范围。
凝聚态物理
凝聚态物理凝聚态物理是研究材料的宏观性质和微观结构的一门学科。
它涉及固体、液体和凝胶等态的物质研究，研究的对象通常是原子、分子和宏观结构。
凝聚态物理的研究领域非常广泛，涵盖了凝聚态物质的结构、力学性质、电磁性质、光学性质、热学性质、输运性质等方面。
这些性质对于材料的应用至关重要，比如电子器件、光学器件、热学器件等。
在凝聚态物理的研究中，有很多重要的概念和理论。
其中一个重要的概念是晶体。
晶体是一种由原子或分子有序排列而成的物质，具有清晰的晶体结构和周期性。
晶体的研究对于了解凝聚态物质的性质和行为非常重要。
同时，凝聚态物理研究中的另一个重要概念是凝聚态物质的电子能带结构。
电子能带结构描述了凝聚态物质中电子的能量分布。
不同的材料具有不同的电子能带结构，这也是造成材料性质差异的原因之一。
凝聚态物理的研究方法主要包括实验方法和理论方法。
实验方法主要通过物理实验来观察和测量材料的性质和行为。
而理论方法则通过建立模型和计算来解释和预测材料的性质和行为。
实验和理论相结合，可以更加全面地了解材料的性质和行为。
除了基础研究，凝聚态物理在应用方面也有很多突破和进展。
在电子器件领域，凝聚态物理的研究为半导体器件的发展提供了基础。
在光学器件领域，凝聚态物理的研究促进了激光器、光纤等技术的发展。
在能源领域，凝聚态物理的研究也有助于开发新型的太阳能电池、储能材料等。
总之，凝聚态物理作为一门重要的物理学科，研究着材料的性质与结构，对于科学研究和技术应用都具有重要价值。
通过深入研究凝聚态物理，我们可以更好地理解材料的行为和性能，并开发出更加先进的材料和器件。
4nd.凝聚态物理学
学科简介
凝聚态物理学涉及现代科学技术的众多领域，在高新科技中起着 关键性作用，为发展新材料、新器件、新工艺提供科学基础。
材 料 科 技 术
纳 米 科 技
凝聚态物理学
我校凝聚态学科的特色及优势
❖ 三束材料改性教育部重点实验室的主要支撑学科之一。 ❖ 以载能束和等离子体为主要技术手段，针对新型材料开展
– 考试科目：物理学一级学科考试科目； • 复试：物理学综合，侧重固体物理、热统和量子力学
– 2013年招生情况：直接攻博1人，校内推免2人，统考录取8人。 – 2014年计划招生人数：10-12人
❖ 就业
– 高新技术企业：通讯技术、半导体器件制造 • 华为、中芯国际、北京半导体所、大连Inter、LED公司等
❖ 铁电/铁磁薄膜材料（信息存储）
研究方向 新能源材料
❖ 储氢与燃料电池材料（清洁能源、电动汽车） ❖ 电池材料（锂离子电池） ❖ 天然气水合物（可燃冰）
研究方向 低维与纳米材料
❖ 石墨烯与二维单层材料（纳米电子学） ❖ 碳纳米管（纳米复合材料） ❖ 团簇（磁存储、催化）
研究方向 载能束-材料相互作用
凝聚态物理专业介绍
学科简介
凝聚态物理学是当今物理学中最庞大、发展 最为迅速的分支学科。它建立在固体物理学 基础上，研究对象扩展至非晶、准晶、液体、 稠密气体、软物质等，主要任务是研究由大 量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成 的凝聚态物质的结构、成分与其物理性能之 间的关联，揭示其内在的物理规律。
– 高校和科研单位 • 中科院化物所、清华大学、西安交通大学、苏州大学等
期待你的加入! 凝聚态物理专业
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凝聚态物理概论
凝聚态物理概论凝聚态物理是研究凝聚态物质的结构和组成粒子（如原子、分子、离子、电子）之间相互作用与运动规律，从而阐明其性能和用途的科学，其涉及的种类繁多，如半导体、超导体、晶体、磁性物质等。
而凝聚态物理学，作为当前物理学中最大、最活跃的分支学科之一，在许多学科领域乃至最前沿的高新科学技术领域中都发挥着至关重要的作用，为发展新材料、新技术、新工艺等提供了强有力的理论支撑。
标签：凝聚态物理；研究方向；成就一、凝聚态物理的重要性凝聚态物理主要从两个方面体现其重要性：一方面体现为与相邻学科（如粒子物理学）之间在概念、方法、技术等方面的渗透，促进材料科学、能源科学、环境科学等交叉学科的发展，并日益显现出其强大的发展潜力。
另一方面为研发和制备新型材料提供了强有力的理论数据和实验支持，同时也为开发和拓展新领域提供了极具实用性的科学理论依据。
二、凝聚态物理的主要研究方向随着交叉学科的发展和技术需求的提高，凝聚物理的研究范围更加广阔，技术要求更加精密。
凝聚态物理的主要研究方向有以下几种。
1.软物质物理学软物质概念于1991年提出，也称为复杂液体。
软物质一般是由大分子或基团组成的，介于固体和液体之间的物相。
一些常見的物质，如液晶、胶体、膜，生命体系物质诸如蛋白质、DNA、细胞等，都属于软物质。
和由内能驱动的硬物质不同，软物质的组织结构变化主要由熵驱动，变化过程中内能的变化很微小。
2.宏观量子态宏观量子态是指用量子力学来描述宏观体系的状态，如超导中的电子库珀对。
宏观量子态具有典型的量子力学性质，当前宏观量子态领域研究的重点为耗散现象和退相干现象。
3.介观物理与纳米结构介观是指介于宏观和微观之间的体系。
介观物理学所研究的物质大小与纳米科技的研究尺度有很大重合，所以这一研究方向也常称之为“介观物质和纳米科技”。
4.固体电子论中的关联区凝聚态物理的前身——固体物理学研究的核心问题，就是固体中的电子行为。
固体中的电子行为可根据电子间相互作用的大小分为三个区域，分别是强关联区、中等关联区和弱关联区。
高中物理凝聚态物理的基础知识讲解
高中物理凝聚态物理的基础知识讲解在高中物理的学习中，凝聚态物理是一个较为深奥但又十分有趣的领域。
它研究的是大量粒子（原子、分子、离子等）聚集在一起所表现出的物理性质和现象。
接下来，让我们一起走进这个奇妙的世界。
凝聚态物理所涉及的物质形态非常广泛，包括固体、液体，还有一些特殊的物质状态，如超流体和超导态等。
先来说说固体。
固体具有固定的形状和体积，其内部的粒子排列呈现出一定的规律。
晶体就是典型的固体，晶体中的粒子按照特定的晶格结构有序排列。
比如我们常见的食盐（氯化钠）就是一种晶体，其钠离子和氯离子按照规则的立方体结构排列。
那么，决定固体物理性质的因素有哪些呢？其中一个关键因素是晶体结构。
不同的晶体结构会导致不同的物理性质。
比如，金刚石和石墨都是由碳元素组成，但由于它们的晶体结构不同，物理性质差异巨大。
金刚石硬度极高，是自然界中最硬的物质之一；而石墨则质地柔软，具有良好的导电性。
另一个影响固体物理性质的因素是化学键。
化学键的类型和强度决定了固体的强度、硬度、熔点等性质。
离子键、共价键和金属键是常见的化学键类型。
离子键通常形成离子晶体，具有较高的熔点和硬度；共价键形成的原子晶体，如金刚石，也具有很高的硬度和熔点；而金属键则使得金属具有良好的导电性和导热性。
再谈谈液体。
液体没有固定的形状，但有固定的体积。
液体中的粒子排列比固体要松散得多，但仍然存在一定的相互作用。
液体的表面张力是一个有趣的现象。
比如水滴在荷叶上能够形成水珠而不浸润荷叶，这就是表面张力的作用。
凝聚态物理中还有一些特殊的物质状态，比如超流体和超导态。
超流体是一种在极低温度下表现出无黏性流动的流体。
在超流体状态下，流体可以毫无阻力地流动，甚至可以沿着容器壁向上爬，这种现象让人感到十分神奇。
超导态则是指在低温下电阻突然消失的现象。
这意味着电流可以在超导材料中无损耗地流动。
超导材料在能源传输、磁悬浮列车等领域具有巨大的应用潜力。
在研究凝聚态物理时，我们还会用到一些重要的概念和理论。
凝集态物理
凝集态物理凝集态物理是研究物质在凝聚态下的性质和行为的科学分支。
凝聚态物质是指物质在常温常压下的固态和液态形式，包括晶体、液体和气体等。
在凝聚态物理中，研究的对象包括原子、分子、晶体、液体和固体等微观粒子，以及它们之间的相互作用和运动规律。
凝聚态物理研究的主要内容之一是固体的晶体学。
晶体学研究的是晶体的结构和性质。
晶体是由原子或分子按照一定的规则排列而成的，具有长程有序性的固体。
晶体学通过研究晶体的晶体结构，揭示了晶体的内部结构和晶格常数等重要的信息。
晶体学的发展不仅推动了凝聚态物理的进步，也为材料科学和化学等领域的发展提供了重要的基础。
液体是另一个凝聚态物质的重要研究对象。
液体是一种介于固体和气体之间的物质状态，具有固体的密度和形状变化不定的特点。
在液体中，分子之间的相互作用力较弱，分子之间存在较大的间隙，使得液体具有流动性。
液体的研究涉及到液体的黏度、表面张力、溶解度等性质，以及液体的相变行为等。
固体是凝聚态物理研究的重要内容之一。
固体是由原子或分子紧密排列而成的物质，具有固定的形状和体积。
固体的研究包括固体的晶体结构、力学性质、热学性质等。
固体的性质和行为受到原子或分子之间的相互作用力的影响，包括离子键、共价键、金属键和范德华力等。
固体的研究对于材料科学、电子学等领域的发展具有重要的意义。
凝聚态物理的研究方法主要包括实验和理论两种。
实验是通过设计和进行实验来观察和测量凝聚态物质的性质和行为。
实验方法可以采用各种仪器和设备，如X射线衍射仪、电子显微镜、核磁共振仪等。
理论方法是通过建立数学模型和物理模型，运用物理学的原理和方法，对凝聚态物质的性质和行为进行解释和预测。
理论方法可以采用量子力学、统计物理学等数学和物理学的工具。
凝聚态物理在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学领域，凝聚态物理的研究成果可以用于新材料的设计和合成。
在电子学领域，凝聚态物理的研究成果可以用于开发新型的电子器件和电子材料。
物理学前沿第二章凝聚态物理
物理学 前沿
第二章 凝聚态物理学
• 2.1.1凝聚态
凝聚态是粒子数N大于阿伏伽德罗常数的原子、分子 、离子集合体的总称，包括以下几个方面： • 固体：晶体、准晶体、非晶体都属于固体，其特点是原子 （离子、分子）之间有固定的平衡位置，由相互作用凝聚 态成整体，密度较大。 • 液体：包括常规液体和有序液体(液晶),其特点是（离子、 分子）之间在一定范围内可以相对运动（流动），但相互 作用把它们凝聚成整体，密度中等。 • 气体：包括中性气体和电离气体（等离子体），其特点是 粒子之间有很大的距离，可自由运动，靠外场或容器的约 束而非靠粒子之间的相互作用形成凝聚体。
2.1 凝聚态物理学现状
物理学 前沿
第二章 凝聚态物理学
能带理论中的一些重要概念 能带理论中的一些重要概念
能带(energy band): 一组连续状态的分子轨道 导带(conduction band): 电子在其中能自由运动的能带 价带(valence band): 金属中最高的全充满能带 禁带(forbidden energy gap): 能带和能带之间的区域
Bond》中提出了用得最广泛的化学键定义：如果 两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成
足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集
体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是 指分子内部原子之间的强相互作用力。
2.1 凝聚态物理学现状
物理学 前沿
第二章 凝聚态物理学
•
离子键是由电子转移（失去电子者为阳 离子，获得电子者为阴离子）形成的。即 正离子和负离子之间由于静电引力所形成 的化学键。离子既可以是单离子，如Na+ 、Cl-；也可以由原子团形成；
2.1 凝聚态物理学现状
凝聚态物理专业
凝聚态物理专业凝聚态物理是物理学的一个重要分支，研究的是宏观物质中微观粒子的集体行为。
这个领域涉及到固体、液体和气体等凝聚相的物理特性。
在凝聚态物理领域中，研究者探索物质的结构、性质以及相互作用，以便更好地理解和解释物质的行为。
凝聚态物理的研究范围非常广泛，涉及到许多不同的主题。
其中一个主要的研究方向是固体物理，研究固体的结构、性质和行为。
固体是由原子或分子紧密排列而成的，其性质受到晶格结构、缺陷、表面等因素的影响。
通过研究固体的电子结构、磁性、热导率等性质，可以深入了解固体的性质和行为。
另一个重要的研究方向是凝聚态物质中的量子效应。
在微观尺度上，量子力学效应在凝聚态物质中起着重要作用。
例如，超导性和量子霍尔效应等现象都是由于量子效应引起的。
研究者通过探索量子效应，可以开发新的材料和技术，推动科学技术的发展。
凝聚态物理还涉及到软物质和复杂系统的研究。
软物质包括液晶、胶体等物质，其性质介于固体和液体之间。
通过研究软物质的结构和性质，可以应用于生物医学、纳米技术等领域。
复杂系统是由大量相互作用的元件组成的系统，如蛋白质、神经网络等。
研究复杂系统的行为可以揭示系统的规律和性质，对理解生命现象、人类社会等具有重要意义。
凝聚态物理的研究对于推动科学技术的发展具有重要意义。
通过深入研究物质的结构和性质，可以开发新的材料、新的技术，推动科学技术的进步。
同时，凝聚态物理的研究也对解决能源、环境等重大问题具有重要作用。
通过研究物质的行为，可以为解决人类面临的挑战提供新的思路和方法。
总的来说，凝聚态物理是一个充满活力和挑战的领域，涉及到许多不同的研究方向和问题。
通过深入研究凝聚态物理，可以更好地理解和控制物质的行为，推动科学技术的发展，为人类社会的进步做出贡献。
希望越来越多的科研人员投身到凝聚态物理的研究中，共同探索物质世界的奥秘，为人类的未来开创更美好的前景。
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二、团簇基本知识简介
团簇是由几个乃至数千个原子或分子(国际上多数 定义含原子数在10一1000范围)通过一定的物理或化学 结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体。
团簇的性质既不同于单个原子和分子，也不同 于固体或液体，而且不能用两者性质作简单的线性 外延或内插得到。因此人们把团簇看做是介于原子， 分子与宏观固体之间物质结构的新层次或新凝聚态， 即介观层次，是各种物质由原子，分子向体相物质 转变的中间过渡态，或者说代表了凝聚态物质的初 始态。
Hale Waihona Puke 4）研究特殊团簇材料(如片状、线状、管状、团状、 空心球状、零维、一维、二维、三维结构) 的合成和 性质；5）发展新的方法对团簇表面进行修饰和控制； 6）团簇与表面的相互作用，主要研究团簇在表面的 扩散、吸附、沉积等动力学行为；7）富勒烯和纳米 管内掺杂的结构与性质的研究，这与团簇的潜在应 用直接关联；8）探索新的理论，不仅能解释现有团 簇的效应和现象，而且能解释和预知团簇的结构， 模拟团簇动力学性质，指导实验。
团簇研究的基本问题是弄清团簇如何由原子、 分子一步步发展而成，以及随着这种发展，团簇的结 构和性质如何变化，当尺寸多大时，发展成为宏观物 体 。尽管团簇结构对其独特的性质起着关键作用， 但决定团簇结构是非常困难的，仍没有能够确定自由 团簇几何构型的直接的实验方法。因为纳米团簇使用 衍射技术探测显得太小，而用光谱技术探测又显得过 大,从而该尺度的团簇结构只能用间接的实验方法或 理论计算决定。
可以预见，随着团簇研究的深入发展，新现象 和新规律不断揭示，必然出现更加广阔的应用前景。 通过几十年对团簇的研究，人们对团簇已经有了基 本的认识，积累了大量的实验和理论知识。但是， 由于团簇自身的多样性和复杂性，团簇还有许多值 研究探索的内容，团簇研究正不断取得新的进展 。
2 .团簇物理学研究内容 团簇物理学是研究团簇的原子组态、电子结构、 物理和化学性质向大块物质演变过程中呈现出来的特 征和规律 。首先，团簇的基态构型一直扮演着很重 要的角色。团簇正确基态结构的寻找一直是团簇研究 的基础，一般对团簇相关性质的研究一直建立在理论 方面正确预测的几何结构的基础之上。
密度泛函理论描述所有基态性质都是电荷密度 的 函数，由Hohenberg-Kohn定理，根据薛定愕方程，能 量的泛函包括三部分：动能、外势场的作用及电子间 的相互作用。这里所处理的基态是非简并的，不计自 旋的全同费米子（这里指电子）系统的哈密顿量为: H=T+U+V （4） 其中T为动能项；U为库仑排斥项；为对所有粒子 都相同的局域势，V表示外场的影响。
2. 凝聚态物理的特点 凝聚态物理的特点是：最富有创新性，研究内容 极其广泛；基础研究与应用研究的界限越来越难以划 分；研究前沿发展很快，此起彼伏，它将更使人感到 眼花缭乱。它的发展的大趋势是将不断地开拓出新的 领域，制备出新的材料、发现令人意想不到的新现象。 在物理学和化学以及生物学和化学以及生物学的结合 和交叉方面，毫无疑问，凝聚态物理将起到先导的作 用。
0 n n n
r , R E r , R
此处n是电子态量子数，原子核坐标的瞬时位置R 在电子波函数中仅作为参数出现。
2.绝热近似 绝热近似又称玻恩-奥本海默近似(Born-Oppenheimer approximation)，在热力学统计物理、固体物理中，讨 论晶格布里渊区时假定晶格中的原子在平衡位置静止 不动。实际上晶体中的原子进行着热振动。这对电子 的运动将产生一定的影响。但原子核的质量比电子的 质量要大得多，其运动比电子慢得多。因此，可近似 认为，某一时刻电子的运动状态只由该时刻原子核在 晶体中的位置决定，电子状态的能量是晶格位矢的函 数，称为绝热近似。通过绝热近似，可以把电子的运 动与原子核的运动分开，得到多电子薛定谔方程:
鉴于国际上团簇研究仍处于发展初期，这个领 域还有待于我们去积极而严谨的探索：一方面向小 尺寸发展，深入到团簇内部原子和电子的结构和性 质，弄清物质由单个原子、分子向大块材料过渡的 基本规律和转变关节点；另一方面向大尺度发展， 研究由团簇构成各种材料包括超激粒子的结构和性 质，同时促进团簇基础研究成果向应用方面转化。
3 .团簇的性质与分类 作为尺寸介于宏观与微观的新型体系，团簇具有 许多独特的性质。这些特性，最主要的是来自于团簇 体系的两个典型效应-尺寸效应和表面效应。根据团簇 中原子键结合的类型和强度，大致可以将团簇分为六 种：范德瓦尔斯团簇、分子团簇、氢键团簇、离子键 团簇、共价键团簇、和金属键团簇。根据团簇所组成 的电子结构，即其在周期表中的位臵对团簇加以分类， 可以分为：简单金属团簇，过渡金属团簇，半导体族 团簇，五、六族元素原子团簇，惰性气体团簇和贵金 属团簇。
凝聚态物理简介
目
录
一、凝聚态物理简介
二、团簇基本知识简介 三、 密度泛函理论简介 四、计算软件DMOL简介
五、目标
一、凝聚态物理简介
1.凝聚态物理 凝聚态物质是固体和液体的总称。凝聚态物理是 从量子力学观点来描述固体、液体内部微观粒子的运 动规律的科学。 所研究的对象可以是金属、半导体、 超导体、超 液体、准晶体、电介质、 磁性物质等等，是物理学中 内容最丰富， 应用最广泛的一门分支学科，也是当今 物理学最活跃的领域。 凝聚态物理在本世纪取得了巨 大的成功，发展迅速。
其次，团簇物理学中的另一个关键的问题是电子结构。 随着团簇中原子数目增多，团簇的分立能级结合成能 带，出现满带和未满带及两者间的能隙，这种电子结 构的转变是团簇研究中的基本问题。最后，由于不同 种元素所构成的不同类团簇将表现出不同的性质，研 究它们对认识大块凝聚物质的某些性质和规律也很有 帮助。比如，对稳定性的研究可以深入理解团簇的几 何幻数和电子壳层结构的关系；对过渡金属磁性的研 究，可以深入理解团簇磁性的成因以及块体磁性；对 于金属团簇光吸收谱的研究，可以考察团簇从非金属金属性质的转变。
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在能源研究方面，可用于制造高效燃烧催化剂 和烧结剂。用纳米尺寸的团簇原位压制成纳米结构 材料，具有很大的界面成分以及高扩散系数和韧性 超塑性，展示了优异的热学、力学和磁学特性，并 可制造新型合金。
团簇构成的半导体纳米材料由于在薄膜晶体管、气体 传感器、光电器件等应用领域的重要性而日益受到重 视。团簇具有极大的表体比，催化活性好，广泛应用 于化工工业领域。而在微电子学和光电子学方面，新 一代微电子器件的发展也依赖于团簇性质和应用研究， 因为从微米和亚微米尺度向纳米范围的深入是器件发 展的趋势。团簇点阵构成的微电子存贮器正在设计之 中，团簇构成的“超原子”具有很好的时间特性，是 未来“量子计算机”较理想的功能单元。
纳米团簇一直是材料科学研究领域的热门课题， 也是纳米材料的基本研究单元。团簇的微观结构特 点和奇异的物理化学性质为制造和发展特殊性能的 新材料开辟另一条途径。例如，团簇红外吸收系数、 电导特性和磁化率的异常变化，某些团簇超导临界 温度的提高，可用于研制新的敏感元件、贮氢材料、 磁性液体、高密度磁记录介质、微波及光吸收材料、 超低温和超导材料、铁流体和高级合金。
3.凝聚态物理前沿领域 凝聚态物理的前沿领域中主要包括：超导电性物 理、晶体学（新型功能晶体和晶体结构分析）、磁 学、表面物理（表面和界面物理及材料）、固态发 光物理、液态物理、生命科学中的物理问题、极端 条件下物理等研究领域。其中，低维（二维、一维 和零维体系）凝聚态物理：人工超结构中的物理问 题、纳米材料和纳米体系物理、低维半导体量子系 统和介观系统物理、低维系统的磁性等，反应了体 系中受限电子态和相干电子态的性质，它具有与三 维体系不同的行为。
三、 密度泛函理论简介
量子力学第一性原理(First-Principles)计算方法 有着半经验方法不可比拟的优势，它只需要知道构 成微观体系各元素的原子序数，而不需要任何其它 的可调(经验和拟合)参数，就可以应用量子力学来计 算出该微观体系的总能量、电子结构等物理性质。 因此非常适于解决固体物理、材料科学等领域中的 问题。近年来，第一性原理计算，特别是基于密度 泛函理论的第一性原理计算同分子动力学相结合， 在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有许 多突破性的进展，已经成为计算材料科学的重要基 础和核心技术 。
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（3）
3. Hohenberg-Kohn定理 密度泛函理论的基础建立在两个著名的定理之 上。这两个定理是1964年Hohenberg和Kohn在巴黎 研究非均匀电子气的理论基础时提出来的. Hohenberg-Kohn: 定理一：体系的基态能量仅仅是电子密度的泛函 。 定理二：以基态电子密度为变量，将体系能量最 小化之后就得到基态能量。
1.团簇研究的意义 团簇科学是一门新的交叉学科，原子团簇不仅跨 越合成化学、化学动力学、晶体化学、结构化学、原 子簇化学等化学分支，还跨越原子、分子物理、表面 物理、晶体生长、非晶态等物理学分支。团簇科学不 仅在高化学活性、催化、表面，超导等方面有着广泛 的前景，而且还是纳米材料、超细微粒、超晶格等高 技术的科学基础。对团簇的研究有助于人们深入理解 纳米材料的各种奇异性质，是开发高密度存储、微电 子、光电子通讯、和高效催化等高新技术材料的基础 。
研究方向：1）研究团簇的组成及电子构型的规律、 幻数、几何结构、稳定性的规律；2）研究团簇的成 核和形成过程及机制，研究团簇的制备方法、尤其是 获取尺寸均一与可控的团簇束流；3）研究金属、半 导体及非金属和各种化合物团簇的光、电、磁、力学、 化学等性质，它们与结构和尺寸的关系，及向大块物 质转变的关节点；
特别是，当电子波函数的相干波长与体系的特征 波长可比时更表现出全新的物理效应和规律。这是凝 聚态物理的重要发展前沿之一。凝聚态物理的另一重 要发展前沿是以发现新的有序相和有序相的不对称破 缺以及这些新相所具有的新的物理性能为主要目标的 研究：高温超导电性和超导物理研究、新功能晶体材 料的探索和材料设计专家系统的研究、稀土—过渡族 化合物磁性、表面物理（原子水平的界面生长，界面 反应及界成材料）等是主要的研究内容，这也是凝聚 态物理中最具有活力的领域。