凝聚态物理理论发展研究

凝聚态物理理论发展研究

摘要：凝聚态物理是研究凝聚态物质的结构及其组成粒子之间相互作用与运动的规律，并通过论证进一步阐明这些物质所具有的性能和用途的科学。它在当今的应用科学与基础科学中已经占据了越来越重要的位置。本文从对凝聚态物理的介绍开始，对凝聚态物理的发展历史进行了论述，最后对凝聚态物理未来的发展做出了一点展望。

关键词：凝聚态物理发展展望

中图分类号：g421 文献标识码：a 文章编号：1673-9795（2012）10（a）-0071-01

对于物理学理论来说，凝聚态物理可以说是一个很宽的领域，在这个领域中工作的物理学家约占据了全部人数的一半以上。凝聚态物理主要研究晶体及非晶固体的性质，但也研究液体和气体的性质，以及复杂系统的性质。目前，凝聚态物理的许多技术不但涉及到本专业，甚至已经扩展到物理学的其他领域，有些内容已经扩展到更多的学科分支。除了对基础科学的这些贡献以外，对于现代技术和众多高新产品的研发来说，凝聚态物理也在现在并将在今后具有极密切和深远的影响。

1 凝聚态物理简介

凝聚态是指固体、液体，以及介于固体和液体之间（如液晶、聚合物、分子膜、凝胶等）形态的总称。凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子之间相互作用与运动的规律并从而阐明

其性能和用途的科学。凝聚态物理门类繁多、内容丰富，它涉及到多种物质，包括金属、半导体、磁性物质、超导体、晶体、电介质等等，近年来发展迅速，是一门应用极其广泛的学科，已成为当今物理学异常活跃的领域。

2 凝聚态物理理论的发展历史

2.1 国际上

凝聚态物理的前身可以说是固体物理，它是人们熟知的固体物理的向外延拓。开普勒的行星运动三定律闻名遐迩，他在1611年《论六角雪花》中讨论雪花的对称性，这也许可以称之为固体物理的始祖。18世纪末，r.j.hauy就在天然矿物晶体测角术的基础上，建立了几何晶体学的基本规律。到了19世纪中期，hassel推导出32种点群，布喇菲推导出14种点阵。构成了固体理论的第一根柱石。

1912年劳厄等发现x射线通过晶体的衍射现象，这个事件的发生成为了固体物理发展史中的一个重要里程碑。1928年bethe简化了厄瓦耳的动力学衍射理论来处理电子衍射的问题，求解了周期势场中电子运动这一量子力学间题，接触到固体物理的一个核心问题。到60年代以后，中子非弹性散射与激光非弹性散射理论的研究，又成功地为探测晶格振动的模式和测定其色散关系做出了重要的贡献，通过实验的方式使得晶格动力学理论的许多推论得到了证实。70年代初，osheroff，richardson与lee发现he在极低温条件下（低于2mk）也出现超流态。和超导相似，这就涉及到了费米

粒子的配对问题。

到了近代，凝聚态物理的发展更是百花盛开，特别是液态及软凝聚态物理的研究更是逐步成熟。例如固体粉末与液体混合物体系，通过改变施加的电场（或磁场）强度，可以得到电（磁）流变液，可连续调节其软硬程度，并且响应时间很快。它所具有的这种奇特性质，在实际工作中有很好的应用前景。

2.2 中国

凝聚态物理最早在新中国发展起来是缘于周恩来总理对于基础研究理论的高度重视。为贯彻周恩来总理关于加强科学理论研究的指示，清华大学在1973年开办了固体物理研究班，并招收了13名学员。在此期间，由于历史原因，研究班一直中断，后于1978年再次恢复，并招收了新一届4名学员。第一批学员在1980年答辩结束后，固体物理研究才正式宣告成立。随后，在全国各个高校中对于固体物理的研究也正式开展起来，并迅速发展壮大。

近几年来固体物理的基本概念和实验技术也在一些非固体物质的研究领域中应用并取得显著成效，一定程度上使得两者的界定不再那么明显，所以科学家们采用了凝聚态物理这一名称使其范围变得更加广泛。即为凝聚态物理这一名称的由来。自80年代以来，研究对象的多样化成为凝聚态物理发展的特点之一，如人工超晶格材料、界面、表面材料，以及微粒-9米、薄膜材料等。从中我们可以认识到，凝聚态物理不仅继承了固体物理学的传统内容，且扩大了研究对象，逐渐形成了一套新的理论体系。

3 近年来凝聚态物理主要研究方向

随着现代生活水平的提高，凝聚态物理在技术和生产上有越来越广泛的应用前景，它与人们生活的密切相关，是多学科交叉的研究领域。目前凝聚态物理研究的主要领域和方向包括：（1）纳米磁性材料、氧化物磁性薄膜的制备和物性；（2）低维物理、表面的实验与研究；（3）纳米物理，及其与碳纳米管相关的一些物理问题及其应用的实验与研究；（4）材料物理、材料设计，尤其是金属结构材料中的跨尺度关联、缺陷和数论反演变换以及材料原子间相互作用势的发展；（5）强关联电子体系的相关理论；（6）受限小量子系统物理、半导体自旋电子学和半导体物理的理论研究；（7）计算凝聚态物理，尤其是低维纳米体系和凝聚态体系的电子结构及其输运性质相关研究；（8）低维强关联电子体系、高温超导电性和量子输运的实验与研究（扫描隧道显微镜和输运测量）。

4 凝聚态物理发展的展望

我们都知道，凝聚态物理取得进展的关键，正是在于它研究过程中对于实验和理论的密切配合。任何没有实验基础的理论都会变成空中楼阁，这符合物理学研究的规律。但是随着科学技术的发展，我们可以预测，很可能在某一段时间内，实验超前了理论，或者反过来理论超前了实验。这都是可能出现的现象。对于凝聚态物理来说，未来凝聚态物理学发展的巨大动力将会是实验技术的更快发展，理论和计算能力的不断增强，同时，它的外在动力，将会极大程度来自于社会和经济发展的迫切需要。凝聚态物理的发展将会日

新月异。另外，随着近年来软凝聚态物理的快速发展，它已成为国际上受到普遍重视的新兴学科领域。软物质的研究是物理科学通向生命科学的一个重要的桥梁，因为在一定程度上来说，它横跨了物理、化学、生物三大人类社会极其重要的学科领域。软物质物理学研究的深入开展对人类社会将会有巨大的影响。笔者相信，软物质物理学将是未来凝聚态物理学发展的重要趋势。它必然将在未来的时间里为我们的生活带来更多的改变。

参考文献

[1] 曹玉瑞，张婷.高分子材料凝聚态下的有限元研究[j].周口师范学院学报，2010（2）.

[2] 冯端，冯少彤.凝聚态物理与量子力学[j].物理，2001（5）.

[3] 凝聚态物理.百度百科[eb/ol].http：

///view/689757.htm.