F纳米和介观物理
物理实验技术中的介观物理实验操作手册
物理实验技术中的介观物理实验操作手册介观物理是研究尺度介于微观和宏观之间的物理现象的学科，涵盖了凝聚态物理学、光学、量子力学等领域。
在介观物理实验中，操作技术的正确和精细程度对于实验结果的可靠性和准确性起着至关重要的作用。
本文将为您介绍一些常见的介观物理实验操作手册。
第一部分：实验准备实验准备是进行任何实验的基础，包括仪器设备的调试和校准、实验样品的制备和选择等。
1. 仪器准备在进行介观物理实验之前，我们需要确保仪器设备的正常运作和准确度。
通常情况下，需要进行仪器的调试和校准工作，例如调整光学系统的光路、校准仪器测量的电流和电压等。
此外，还需要定期检查仪器设备的维护情况，确保其正常运行。
2. 样品制备在介观物理实验中，我们需要准备适合实验需要的样品。
样品的制备涉及到材料的选择、制备方法的确定等。
例如，在凝聚态物理实验中，我们可以使用化学气相沉积（CVD）技术来生长薄膜材料，或者使用离子束刻蚀（IBE）技术来制备纳米结构等。
在选择样品时，需要考虑到实验的目的和要求，综合考虑材料的性质、可制备性以及实验过程中的可操作性等因素。
第二部分：实验操作实验操作是将实验的理论设计转化为实际的操作步骤，需要仔细和细致地进行。
下面给出几个常见的介观物理实验操作手册示例。
1. 实验搭建在进行介观物理实验时，我们首先需要搭建实验装置。
在搭建实验装置时，需要注意光学元件的位置和调整、电路的连接和调试等。
例如，在光学实验中，我们可能需要使用准直器调整光束的位置和方向，使用衰减片调整光强度，使用滤光片选择适合的波长等。
2. 实验参数的选择和调整在介观物理实验中，实验参数的选择和调整对于实验结果的准确性和可重复性至关重要。
例如，在进行半导体材料的电学特性测量时，需要选择适当的电压值和测量范围，调整电流源的稳定性和输出电流的精度等。
在调整实验参数时，需要注意测量结果和实验目的之间的关系，确保实验参数的合理性和可靠性。
3. 数据采集和处理在进行介观物理实验时，我们需要采集实验数据并进行处理。
中国物理学会2017年秋季学术会议手册
专场报告
9月8日下午16:00-17:30，地点：四川大学望江校区体育中心
16:00-17:30
薛其坤教授 （清华大学）
基础研究的创新之路
3
专场报告：
中国科学院院士薛其坤报告会 时间：2017年9 月8日16:00-17:30
地点：四川大学体育中心 题目：基础研究的创新之路
薛其坤，男，1984 年毕业于山东大学光学系激光专业，1994 年在中国科学院物理研究所获得博士学位。1992 年至 1999 年先后在日本东北大学金属材料研究所和美国北卡莱罗纳 州立大学物理系学习和工作。1999 年至 2005 年任中国科学 院物理研究所研究员和表面物理国家重点实验室主任。2005 年起任清华大学物理系教授，同年 11 月被增选中国科学院 院士。2010 年至 2013 年任清华大学理学院院长、物理系主 任，2011 年至 2016 年任低维量子物理国家重点实验室主任，2013 年 5 月起任 清华大学副校长，2016 年起任教育部科学技术委员会常务副主任。他是国际期 刊 Surface Science Reports、Physics Review B、Applied Physics Letters、 Journal of Applied Physics 和 AIP Advances 等的编委，National Science Review 副主编和 Surface Review & Letters 主编。
中国－美国－英国物理学会联 合组织 S 分会国际会场
四川大学科华苑宾馆四 楼会议厅
基础教学楼 C 座、A 座
基础教学楼 A 座 604
12:00-13:30
午餐
四川大学校内餐厅
9月9日 星期六
13:30-18:00 15:00-17:30
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。
介观物理学的基本概念
介观物理学的基本概念介观物理学是研究介观尺度物理现象的一门学科，介观尺度从几纳米到几微米。
介观物理学的研究范围较广，包括量子湍流，新奇半导体器件，介观电子学等等。
本文将围绕介观物理学的基本概念展开讨论。
1. 介观尺度现象介观物理学的研究尺度介于微观和宏观之间，介观尺度现象具有许多新奇的性质。
在此尺度，量子力学和经典物理学都有适用的范围。
在介观尺度下，物质受到外界扰动时，会产生相互作用导致能量和粒子流动的复杂现象。
这些现象包括微小颗粒的布朗运动，纳米电子器件的电输运，以及介观尺度下量子计算系统的操作。
2. 非平衡态统计物理学介观物理学是非平衡态统计物理学的一个重要分支。
在介观尺度下，系统由于外界扰动而远离热平衡态，受到许多因素的影响，包括温度梯度，压力梯度和电场强度等。
这些影响导致粒子的非平衡态分布和相互作用，使得研究系统的行为变得更加复杂。
3. 量子相干量子相干是介观物理学中的一个关键概念。
在介观尺度下，许多物理现象涉及到粒子位置的相干性。
这些现象包括量子计算中的叠加态和量子纠缠现象，等等。
在许多情况下，这种相干性对于物理系统的操作和控制非常重要。
例如，在量子计算中，量子比特的相干性是实现量子信息传输和处理的关键。
4. 介观物理学中的实验技术介观物理学需要一套精确的实验技术来验证和研究介观尺度现象。
在这个尺度下，许多物理现象出现的时间和空间尺度都很短，所以需要高速和高分辨率的技术来观察它们的行为。
例如，薄膜沉积和纳米制造技术使用电子束，离子束和刻蚀等技术来制造介观尺度的物质结构。
同样的，超快光谱学技术可以用来探测介观尺度下的动力学行为。
5. 介观物理学的应用介观物理学的应用领域非常广泛，包括各种新奇电子器件，以及用于能源转换和储存，纳米医学和纳米生物学等领域。
例如，半导体量子点是一种自发形成的纳米晶体结构，它们可以用于红外光电探测器和光电显示器等领域。
同样的，纳米细胞太阳能电池和纳米药物递送系统都是介观物理学的应用之一。
纳米结构中的介观现象——弹道输运
这一点已经在测量介观金环电导中观察到，当磁 性杂质用离子注入的办法引入，在磁场中电阻的 谐振被破坏。 刚性杂质的碰撞不破坏载流子的相位
特征长度
声子散射效应
由于声子是非定域的，一个声子可以对A-B环的 两个臂有相同的的影响 在这种情况下，两个臂以相关的方式使相位随 机化，所以它们的相位差不受影响。
特征长度
因为单个短轨迹是随机方向（θ）的直线 电子在一个特殊运动方向的均方根距离可以对其距 离平方求和：
所以：
可以证明，扩散系数由给出 所以
系统尺度与半导体材料特征参数 按照系统尺度分类：
特征时间、空间尺度
系统尺度与半导体材料特征参数
上表中的数据是假设对象为限制于界面的二维电子 气。
特征长度
电子－电子散射的频率依赖于电子相对于费米 能级的过剩能量
一个具有小的过剩能量的电子只能有非常少的 态被散射进入，因为大多数态低于费米能级而 被填满 因为这个原因，当 容原理的强烈抑制。 时，散射受到不相
特征长度
杂质散射效应
如果杂质具有内部自由度，它的态就能够改变， 这时的杂质散射也能够使载流子相位随机化。 例如，磁杂质内部自旋可随时间涨落。 与这样的杂质碰撞可以引起相位的弛豫
特征长度
固态器件的尺度从微米缩小到纳米尺度会使系统 从量变引起物理性质的质变 尺度的变化导致研究内容和学科的变化
-下图1：自然与人造物体空间尺度（不同学科） -下图2:人手皮肤显微放大图
特征长度
特征长度
特征长度
特征长度 纳米电子学的特征尺度
与纳米电子学相关的时间和空间特征尺度可 以分为： ——与电子波长相关的特征长度
纳米技术知识材料
纳米技术知识材料一、纳米(nano meter,nm):一种长度单位,一纳米等于十亿分之一米,千分之一微米。
大约就是三、四个原子的宽度。
二、纳米科学技术(nanotechnology):纳米科学技术就是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术就是以许多现代科学技术为基础的科学技术,它就是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)与现代技术(计算机技术、微电子与扫描隧道显微技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学等。
纳米科学技术被认为就是世纪之交出现的一项高科技。
三、纳米材料(nano material)与纳米粒子(nano particle):纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子组成。
纳米粒子也叫超微颗粒,一般就是指尺寸在1～100nm间的粒子,就是处在原子簇与宏观物体交界的过渡区域,从通常的关于微观与宏观的观点瞧,这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统,它具有表面效应、小尺寸效应与宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后,它将显示出许多奇异的特性,即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质与大块固体时相比将会有显著的不同。
四、几种典型的纳米材料:a) 纳米颗粒型材料:应用时直接使用纳米颗粒的形态称为纳米颗粒材料。
被称为第四代催化剂的超微颗粒催化剂,利用甚高的比表面与活性可以显著得提高催化效率,例如,以微径小于0、3微米的镍与钢-锌合金的超微颗粒为主要成分制成的催化剂可使有机物氯化的效率达到传统镍催化剂的10倍;超细的铁微粒作为催化剂可以在低温将二氧化碳分解为碳与水,超细铁粉可在苯气相热分解中起成核作用,从而生成碳纤维。
录音带、录像带与磁盘等都就是采用磁性粒子作为磁记录介质。
随着社会的信息化,要求信息储存量大、信息处理速度高,推动着磁记录密度日益提高,促使磁记录用的磁性颗粒尺寸趋于超微化。
美国哈佛大学物理专业详细介绍
美国哈佛大学物理专业详细介绍哈佛大学物理系是哈佛比较大的一个系，有十八个专业方向共96门课程。
出现过10位诺贝尔奖得主。
他们是Percy W.Bridgman(珀西·布里奇曼，1946，发明高压产生仪及其对高压物理领域的贡献)、Edward Mills Purcell(爱德华·米尔斯·珀塞尔，1952，对核磁场精密测量的研究)、Julian Schwinger(朱利安·施温格，1965，在量子电动力学基础研究做出杰出贡献)、John Hasbrouck van Vleck(约翰·凡·弗莱克，1977，对磁性和无序系统电子结构基础理论研究做出贡献)、Sheldon L.Glashow and Steven Weinberg(谢尔登·格拉肖和史蒂芬·温伯格，1979，对基本粒子间统一弱电磁相互作用理论研究的贡献)、Nicolaas Bloembergen(尼古拉斯·布洛姆伯根，1981，对激光光谱学发展的贡献)、Carlo Rubbia(卡洛·鲁比亚，1984，对W和Z玻色子的发现做出决定性的贡献)、Norman F. Ramsey(诺曼·拉姆齐楼，1989，发明分离振荡方法及其在氢脉泽和其他原子钟的应用)、Roy J. Glauber(罗伊·格劳伯，2005，对光学相干的量子理论的贡献)。
哈佛大学建立了多个物理研究中心，具体有：超冷原子研究中心(CUA)：汇集了大量来自于MIT和哈佛大学，追求因超冷原子和量子气体开辟的新领域研究工作的科学家。
该研究中心是由美国国家科学基金会(NSF)支持的，目前主要研究的是围绕超冷原子和对原子和光子的量子状态的控制状态密切相关的内容。
进行该项研究的人员大约有100名研究生、博士后研究人员、大学生和来自于各合作项目中心的高级研究人员：纳米系统中心(CNS)：主要研究纳米级元件怎样集成大型复杂的相互作用系统，及其微小的结构研究和学习他们的不同行为对宏观系统的影响;哈佛大学史密森天体物理中心(CFA)：通过对天文和天体物理学的研究学习增强我们的天文知识和对宇宙的理解;原子、分子和光学物理理论研究所(ITAMP)：主要目标是吸引及培养一批在原子、分子和光学物理理论领域具有高素质的人才，并在不同时间段内各地高级研究学者能够形成一个积极的合作方案;粒子物理和宇宙学实验室(LPPC)：主要进行粒子物理学和宇宙学前沿研究实验，并为学生提供一流的教育实验机会。
凝聚态物理专业博士研究生培养方案
凝聚态物理专业博士研究生培养方案一、专业背景和研究方向凝聚态物理专业博士研究生主要学习和研究凝聚态物理的基础理论和实验方法，掌握固体和液体的各种物理性质和表征技术。
培养方案的一项重要任务是培养学生的研究能力和创新思维。
具体的研究方向可以包括但不限于以下几个方面：1.凝聚态物理的基础理论：包括量子力学、统计物理、固体物理、凝聚态场论等基础知识。
2.凝聚态材料和固体物理：包括晶体结构与缺陷、晶格振动、电子结构、输运性质等方面的研究。
3.凝聚态物理中的电子、光子、自旋和声子：包括低维物理、强关联电子体系、拓扑绝缘体、新量子材料等方面的研究。
4.凝聚态物理中的非平衡现象：包括凝聚态系统的非平衡态研究、相变动力学等方面的研究。
5.凝聚态物理中的界面、纳米、介观物理：包括纳米结构材料的制备、性质研究，界面物理等方面的研究。
二、培养目标和培养要求1.深入扎实的专业知识：博士研究生应该具备凝聚态物理的基础知识和专业知识，了解当前领域的前沿问题和研究动态。
2.科学研究和问题解决能力：博士研究生应具备从科学问题出发，运用科学理论和实验方法解决问题的能力，能够开展独立的科学研究。
3.创新意识和创新能力：博士研究生应该培养创新思维，具备开展原创性研究工作的能力，具备科研项目的计划和管理能力。
4.良好的科学道德和科研素养：博士研究生应该具备严谨的科学态度，诚实、真实、守法地从事科研工作，遵守国家和学术界的科研规范。
三、培养方案及要求以下是一个凝聚态物理专业博士研究生的培养方案示例：1.课程学习：博士研究生需修读一定数量的专业理论课程和研究方法课程，包括但不限于统计物理、凝聚态物理概论、凝聚态场论、固体物理等。
具体的课程设置和学分要求可根据学校的教学计划进行安排。
2.科研实践：博士研究生需参与导师的科研项目，进行科学研究。
在博士研究生培养过程中，应积极参与科研讨论和学术交流活动，包括参加学术会议、学术报告、学术论坛等。
3.学术论文发表：博士研究生培养过程中应积极发表学术论文，包括发表SCI、EI或核心期刊论文，并在学术会议上做口头报告。
介观物理学的研究
介观物理学的研究介观物理学是一门综合性相当强的学科，涉及到经典力学、量子力学、统计力学等多个领域，以及光学、声学、电磁学、固体物理、等等。
介观物理学的研究范围大体可以分为两类，一类是介于宏观与微观尺度之间的介观尺度现象（如介观结构、介观流体力学等），另一类则是复杂系统的研究（如涉及到非线性现象、相变现象、网络、生物系统等复杂系统）。
介观物理学的研究起源于1970年代以后，主要依托于计算机技术的进步，使得人们得以模拟介观尺度的现象。
这些模拟技术能够在纯粹的物理理论基础上，解释介观物理学的许多实验现象，进一步推动介观物理学的研究。
涉及介观物理学研究的方法与手段非常广泛，比较常用的包括：分子动力学模拟、离散元素方法、有限元素分析等数值模拟方法；扫描隧穿显微镜、原子力显微镜、光学显微镜、雾化静电沉积等表征方法；周期性高分子、无机纳米颗粒等制备材料的方法；学科交叉的方法，即介观物理学与材料科学、生物学、医学等学科产生的学科交叉。
介观物理学领域中，研究的领域非常丰富，比如介观结构、介观流体力学、介观热力学、介观电介质等等。
其中比较重要的研究领域是介观热力学。
介观热力学是指介于宏观与微观之间的尺度（数百至数万个分子）内，系统的热力学性质与分子间相互作用的关系，其不仅涉及到物理过程，也涉及到化学物质的相变、传输、组装等过程，是许多现代技术的关键研究领域。
作为介观物理学中具有重要研究价值的一个分支，介观结构在科学、工程、材料等领域均有很多广泛的应用，如高渗透膜材料、薄膜材料、纳米传感器、计算机芯片等。
介观材料方面的研究，主要关注材料的内部结构及其相互作用，比如晶体和非晶体、金属、半导体和聚合物材料等等，其研究方向非常广泛。
此外，介观物理学也涉及到了许多新的研究领域。
比如介观纳米药物递送系统、介观流体力学在海洋工程中的应用等等。
正是这样的涵盖面广、理论实践应用多元化的学科性质，让介观物理学的研究具有了很大的吸引力和研究价值。
介观物理的理论和实验研究
介观物理的理论和实验研究介观物理是物理学中的一个重要分支，其研究对象是介于微观和宏观之间的物理现象。
在介观物理研究中，理论和实验相辅相成，互相促进，以期深入理解物质结构与性质之间的关系。
一、介观物理的概述介观物理是介于微观和宏观之间的一个领域，其研究的对象通常是尺寸在10纳米到100微米之间的物质。
这个范围是物理学研究中的一个关键阶段，因为在这个尺度范围内，物质的性质既受到微观粒子的影响，又是宏观特征的总和。
二、介观物理的研究方法1. 数学模型：介观物理的研究往往要依靠数学模型。
对于这些模型，需要进行分析和仿真以确定其行为。
2. 实验室技术：介观物理的实验通常需要使用精密仪器和技术。
例如，扫描电子显微镜和隧道电子显微镜可用于观察纳米尺寸的物体。
3. 计算机模拟：介观物理的研究还需要使用计算机模拟，以模拟和预测物质在不同条件下的行为。
三、介观物理的实验研究1. 纳米光学纳米光学是一种利用纳米结构改变光学行为的方法。
这项技术广泛应用于光学传感和纳米光子学方面。
具体应用包括生物传感器和开发新型电子元器件等。
2. 硅纳米加工硅纳米加工是一种主要用于设计微机电系统（MEMS）和纳米器件的加工技术。
其特点是使用光刻技术将图案从光刻掩模转移到硅表面，然后进行干法或湿法刻蚀，最终形成所需形状和结构。
3. 纳米电子学纳米电子学是一种利用纳米尺寸的器件构造电子元器件的技术。
在纳米电子学中，晶体管的尺寸越来越小，从而提高了芯片的集成度，改善了芯片性能。
四、介观物理的理论研究1. 介观物质的物理学介观物质的物理学是一种研究介观尺度物质的物理性质和现象的学科。
其主要研究内容包括介观物质的电学、热学、力学、光学和磁学等方面。
2. 介观体系的非平衡动力学介观体系的非平衡动力学是研究复杂介观体系的运动方式和动力学行为的学科。
此类体系通常有着高度相互耦合的成分，其动态行为充满了干扰和杂乱。
3. 海森堡模型海森堡模型是一种描述量子自旋介质行为的数学模型。
介观物理讲义
surface）就是由费米波矢量所定义的相体积的表面或边界。对于一维电子气它 是两个点；二维电子气它是一个圆；而三维电子气它是一个球面。在零温费米面 内的态被全占据，而费米面外的态是空态。
我们以后会经常遇到表示系统的输运性质的物理量—态密度（density of states），它的定义是单位能量内的电子的状态数
N (ε
)
=
2⎜⎛ ⎝
L 2π
⎟⎞d ⎠
∫Ω
ddk dε
=
2Ω⎜⎛ ⎝
L 2π
⎟⎞d ⎠
k d −1dk dε
(1.6)
这里因子 2 来源于电子的自旋自由度，ε 是电子的能谱。对于自由电子
ε = 2k 2 ，Ω 是立体角，对于球对称的系统，Ω = 4π (d=3)，Ω = 2π (d=2)， 2m
Ω = 1（d=1），因此我们得到
⎜⎛ ⎝
L 2π
⎟⎞d ⎠
(1.5)
为了简单起见，我们取 Lx = Ly = Lz = L ，这里 d 表示系统的维数。对于上面
的情况 d = 3 。每一个由波矢量 k 表示的本征态可以占据两个电子（自旋自由
度），在绝对零度，电子首先占据能量最低的本征态，被占据的最高的本征态的
波矢量称为费米波矢量，用 k F 表示，对应的动量和能量分别称为费米动量 k F
σ = ne2τ m
(1.10)
这里 m 应理解为电子的有效质量。驰豫时间 τ 包括所有相互作用的贡献，主要 有杂质散射（impurity scattering）、电子间的库仑相互作用（Coulomb interaction）、 电子-声子相互作用（electron-phonon interaction）等，其相应的驰豫时间分别为
纳米科学技术概述
纳米技术科技名词定义中文名称：纳米技术英文名称：nanotechnology定义：能操作细小到0.1～100nm物件的一类新发展的高技术。
生物芯片和生物传感器等都可归于纳米技术范畴。
所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。
目录简介概念分类技术介绍发展历史技术内容研究应用测量技术衰层物理力学性能的检测加工技术粒子制备物理方法化学方法材料合成纳米生物学遗传物质DNA的研究脑功能的研究仿生学的研究组装技术简介概念分类技术介绍发展历史技术内容研究应用测量技术衰层物理力学性能的检测加工技术粒子制备物理方法化学方法材料合成纳米生物学遗传物质DNA的研究脑功能的研究仿生学的研究组装技术展开编辑本段简介纳米技术(nanotechnology），也称毫微技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世利用纳米技术将氙原子排成IBM界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。
因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
纳米结构中的介观现象——弹道输运 PPT
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
对于量子点接触，电子的传播是弹道式的，不受杂质的 散射，因此各通道时彼此独立的，电子在每个通道的透 射几率为
在横向，电子的传播受到限制，因此它的能级是分立的 。
这里K是电子纵向传播的波矢量。
弹道输运
弹道输运
性杂质用离子注入的办法引入，在磁场中电阻的 谐振被破坏。 刚性杂质的碰撞不破坏载流子的相位
特征长度
特征长度
特征长度
特征长度
特征长度
因为单个短轨迹是随机方向（θ）的直线 电子在一个特殊运动方向的均方根距离可以对其距
离平方求和：
所以： 可以证明，扩散系数由给出 所以
系统尺度与半导体材料特征参数
纳米结构中的新现象
粒子性表现的介观现象
-弹道输运 -载流子热化现象 -单电子现象与库伦阻塞 -散粒噪声
波动性表现的介观现象
-相位干涉导致的现象：普适电导涨落、弱局域化 -电子遂穿现象：遂穿漏电流共振遂穿
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道输运
弹道导体 及其电阻 问题
能够产生 弹道输运 的导体称 为弹道导 体，即对 载流子不 产生散射 的导体。
特征时间、空间尺度
系统尺度与半导体材料特征参数
系统尺度与半导体材料特征参数
系统尺度与半导体材料特征参数
纳米结构中的新现象
“介观”
直观理解——介于宏观与微观之间的体系 严格定义：介观导体——尺度相当于或者小于Lφ的体系被称为 介观体系。（Lφ——相位相干长度） 介观半导体的尺度——几十微米到几纳米之间 纳米结构（1-100nm）在介观尺度范围内 纳米结构会出现典型的介观现象
介观物理
|e> 激发态
Ψ = α g ⊗ live + β e ⊗ dead
这种理想实验的推论与现实的观察是矛盾的。就 是说猫可以是半活半死的，这与现实猫是不死即 活的经验相矛盾的。
|g> 基态
按照哥本哈根的量子测量解释， 猫的生死不依赖于打开盒子前 的“客观存在”，而在于打开 盒子后的“观察”。
对于宏观世界现在还不能制备缠绕态，但在1996年由Monroe 等在介观尺 度上(paul 阱中)成功地实现了Schrodinger 猫态。(Science 272, 1996 p.1131)
介观物理学
介观物理学是物理学中一个新的分支学科。“介观（mesoscopic）”这个词汇，由Van Kampen于1981年所创，指的是介于微观和宏观之间的尺度。介观物理学所研究的物质 尺度和纳米科技的研究尺度有很大重合，所以这一领域的研究常被称为“介观物理和 纳米科技”。介观的特征尺度为：10-7~10-9m(100~1nm)。 对于宏观导体，在保持外界条件不变的情况下，把它分成两块， 每一块的物理性质，如温度、比热、电导率等，应保持不变。我们 可以一直这样分割下去而保持每一个子系统有相同的物理性质吗？ 答案是否定的！在接近于粒子的de Broglie波长的微观尺度内，粒子具有波-粒二象 性，它的坐标和动量，能量和时间满足测不准原理。经典意义上的粒子的轨道的概念 失去意义，而用状态波函数来描述粒子的传播。一般情况下，粒子的状态波函数由两 部分组成，一部分是它的振幅，其平方表示粒子在该点出现的几率，另一部分是它的 位相，表示粒子的量子相干性（或关联性），一般情况下它是时间和坐标的函数。位 相的出现有其深刻的物理含义，而不是数学上的一个简单相因子，它表征粒子内在的 波的本性。由此我们可以观测到电子的干涉和衍射现象。然而粒子的量子行为随着系 统尺度的增大、大量粒子的热运动及与杂质的散射破坏了粒子的量子相干性而迅速消 失，这就是为什么除超导、超流和量子Hall效应等外，我们观测不到一般宏观系统的 量子现象。
当今凝聚态物理研究的主要几个分支及研究进展[权威资料]
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当今凝聚态物理研究的主要几个分支及研究进展摘要：本文通过对凝聚态物理固体电子论中的关联区、宏观量子态、介观物理与纳米结构和软物质物理学这几个分支研究的一些内容还有对当今凝聚态物理研究的一些现象及其理论方法和已经取得的一些成就连同它们在器件和材料方面产生的作用和对未来影响的阐述，给出了这一基础学科对科学技术的影响和贡献，表明了凝聚态物理对现代科技的作用。
关键词：凝聚态物理；关联区；量子态；理论方法O469 A凝聚态物理学是当今物理学中最大也是最重要的分支学科之一，它是从微观角度出发，研究凝聚态物质的物理性质、微观结构以及它们之间的关系，因此建立起既深刻又普遍的理论体系，是当前物理学中最重要、最丰富和最活跃的学科，在许多学科领域中的重大成就已在当今高新科学技术领域中起了关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。
凝聚态物理一方面与粒子物理学在概念上的发展相互渗透，对一些最基本的问题给出启示；另一方面为新型材料的研发和制备提供理论上和实验上的支持，与工科的技术学科衔接构成科学上最有实用性的拓新领域。
那么，当今凝聚态物理主要研究哪些分支内容？使用什么样的理论方法？这些研究在哪些方面有所成就？一、凝聚态物理当今主要研究的一些分支内容凝聚态指的是由大量粒子组成且粒子间有很强相互作用的系统。
固态和液态是最常见的凝聚态，低温下的超流态、超导态、玻色-爱因斯坦凝聚态、磁介质中的铁磁态、反铁磁态等，也都是凝聚态。
凝聚态物理是属于偏应用的交叉学科，研究方向和分支很多，基本任务是阐明微观结构与物理性质的关系。
传统的凝聚态物理主要研究半导体、磁学、超导体等，现今凝聚态物理学研究的理论内容十分广泛，以下是其中较活跃的几个分支：1.固体电子论中的关联区研究固体中的电子行为，是凝聚态物理的前身固体物理学的核心问题。
按电子间相互作用的大小，固体中电子的行为分成3个区域，它们分别是弱关联区、中等关联区和强关联区。
弱关联区的研究基于电子受晶格上离子散射的能带理论，应用于半导体和简单金属，构成了半导体物理学的理论基础；中等关联区的研究包括一般金属和强磁性物质，是构成铁磁学的物理基础；强关联区则涉及电子浓度很低的不良金属，诸如莫脱绝缘体、近藤效应、巨磁电阻效应等，它们的物理性质问题尚未得到很好地解决。
物理学中的介观物理与纳米材料
物理学中的介观物理与纳米材料介观物理是一门研究介于微观世界和宏观世界之间的物理现象的学科，它在物理学中占据着重要的地位。
而纳米材料则是介观物理学的一个重要研究领域，它在材料科学和纳米技术中具有广泛的应用。
本文将重点探讨介观物理与纳米材料之间的关系，并介绍一些相关的研究进展。
介观物理是研究尺寸介于纳米米级和微米级之间的系统的物理性质和行为的领域。
它关注的是尺寸效应和量子力学效应在介观系统中的表现。
在介观物理中，量子准粒子的概念被广泛应用，这些准粒子是宏观物体中的一些元激发状态。
例如，在低温下，介观系统中的电子可以形成称为量子点的准粒子，其行为展示了量子力学的特征。
纳米材料是具有尺寸在纳米级别的材料，通常由几十到几百个原子组成。
由于其尺寸接近原子和分子的尺度，纳米材料具有与宏观物体不同的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的制备和表征是纳米科学和纳米技术中的重要领域，它们被广泛应用于电子器件、催化剂、传感器和生物医学等领域。
介观物理与纳米材料之间有着紧密的联系。
首先，介观物理的原理为理解纳米材料的行为和性能提供了理论基础。
例如，量子点是介观系统中的经典示例，它们的尺寸和形状对其光学、电学和磁学性质有很大影响。
通过对量子点的研究，人们可以更好地理解纳米材料的尺寸效应和量子力学效应，并设计出具有特定性能的纳米材料。
其次，纳米材料的制备和表征技术为介观物理研究提供了有力的工具。
制备纳米材料的方法包括溶液法、气相法、凝聚法等。
通过这些方法，可以制备出各种形状和结构的纳米材料，并研究其物理性质。
同时，表征技术如扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜等，使得科学家们能够观察到纳米材料的微观结构，并研究其特殊的物理性质。
最后，介观物理和纳米材料的研究都有着广泛的应用前景。
例如，在能源领域，纳米材料用于制备高效的太阳能电池和催化剂，通过调控纳米材料的结构和性质，可以提高能源转化效率。
在信息存储领域，介观系统中的自旋电子可以作为新型的存储单元，用于开发高密度的磁性存储器。
F纳米和介观物理
Towards plasmon assisted single chiral molecule detection
刘静遐，北京大 学
基于单层 MoS2 FET 的超高精度 DNA 传感器
17:20-19:00 晚餐
墙报
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马泽，北京大学
junction based on type-II Weyl semimetal 氧化钇“覆盖-去除”工艺提升碳纳米管薄膜光电二极管性 能及均一性
F-P013 F-P014
宋化鼎，北京大学 张文卿，昆明理工
大学
石墨烯-铁酸铋异质体系中的可控磁近邻效应 用铜蒸汽辅助 CVD 法在 SiO2/Si 衬底上合成单层石墨烯
曾长淦, 中国科技 大学 (邀请报告)
Electron bosonic modes in graphene
李家方, 中科院物 纳米剪纸构建光学超手征体与超颖材
理所 (邀请报告)
料
黄元，中国科学院 新型机械解理技术制备毫米量级单层
物理研究所
二维材料及特殊结构的加工
12:10-14:00 午餐&午休
主持人：隋曼龄，北京工业大学
F 纳米和介观物理
分会召集人：张远波、彭练矛、隋曼龄、彭茹雯
分会联系人：方蔚瑞 (13624941008)，潘路军 (13998511028) 分会地点：西部校区综合教学楼二号楼 A501
F001 F002 F003 F004
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介观物理学研究
介观物理学研究介观物理学作为一种新兴的研究领域，已经成为了当今物理学界的热点之一。
其研究对象主要集中在介于量子力学和宏观物理之间的中间尺度范围。
本文将从介观物理学的概念、研究方向、研究方法及应用前景等方面进行探讨。
一、介观物理学的概念介观物理学的提出可以追溯到上个世纪八十年代，主要是由于传统的宏观物理和量子力学无法解释介于两者之间的中间尺度范围内出现的一些特殊现象，比如说晶体材料的表面电化学行为、单个分子的动力学行为、介于微观和宏观之间的量子现象等。
介观物理学正是为了去研究和解释这些在传统物理学中难以解释的现象而生的。
二、介观物理学的研究方向介观物理学在研究方向上主要包括以下几个方面：1. 低维、中心纳米材料的物理学。
低维结构通常被定义为在一个维度上具有微观尺寸，其在其他方向上必须具有尺寸远大于微观尺寸。
而中心纳米材料通常被定义为在三个维度上的尺寸均小于100纳米的材料。
这些低维、中心纳米材料的研究可以为设计更好的化学和生物传感器提供理论支持。
2. 介观物质中的非平衡动力学。
传统物理学可以解释平衡状态下的系统，而介观物理学主要研究非平衡状态下的系统，这种系统非常常见于许多领域，比如说生物学、环境科学和材料学领域。
3. 量子信息和量子计算。
介观物理学的一个重要分支就是研究如何利用介观体系中的量子现象来进行信息处理，从而为量子计算和量子通信提供支持。
三、介观物理学的研究方法介观物理学的研究方法借鉴了很多量子力学和统计物理的研究方法，同时也融合了大量的实验手段。
常用的研究方法可以归纳为以下几种：1. 数值模拟。
数值模拟可以帮助介观物理学家在模拟实验中无法测量到的物理量，例如物质中的微观结构和运动，这些在实验中无法获得的物理量往往是介观物理学家所需要详细研究的。
2. 实验测量。
测量是介观物理学一个非常重要的组成部分。
现代实验手段的进步，例如扫描隧道显微镜和原子力显微镜等，已经使得研究者们得以观测和测量到非常小的尺寸和非常短的时间尺度下的现象。
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编号 F-P001 F-P002 F-P003 F-P004 姓名、单位
赵杰，北京大学 向立，北京大学 张一帆，上海大学 马国梁，上海师范 大学 李克训，中国电子 图形化定向碳纳米管阵列制备及其场发射性能研究 科技集团公司第三 十三研究所 阮刘霞，东北大学 赵静，中国科学院 北京纳米能源与系 统研究所 张志斌，北京大学 孙复莉，中国人民 大学 陈许敏，杭州电子 科技大学 李学思，东北大学 Double Andreev reflections and double electron transmissions in a normal-superconductor-normal junction based on type-II Weyl semimetal 马泽，北京大学 宋化鼎，北京大学 张文卿，昆明理工 大学 刘汝新，聊城大学 单福凯，青岛大学 基于供-受体共聚物的双参量多状态记忆器件的特性研究 High-performance field-effect transistors based on gadolinium doped indium oxide nanofibers and their application in logic gate 张也平 王金焕 王治强 梁晶 朱维 李策 一种束腰型纳米臂微腔的光声特性分析 Visualizing grain boundaries in monolayer MoSe2 by mild H2O vapor etching 利用全氯晕苯与二溴三联苯制备多孔石墨烯纳米片 基于光学倍频监控单层二硒化钼中的局部应变矢量 基于石墨烯/Ag 纳米颗粒杂化结构中超快电荷转移的超灵敏 表面增强拉曼散射(SERS)探测 基于相变材料实现近红外主动调控的完美吸收超表面
F-P011
F-P012 F-P013 F-P014 F-P015 F-P016 F-P017 F-P018 F-P019 F-P020 F-P021 F-P022
氧化钇“覆盖-去除”工艺提升碳纳米管薄膜光电二极管性能 及均一性 石墨烯-铁酸铋异质体系中的可控磁近邻效应 用铜蒸汽辅助 CVD 法在 SiO2/Si 衬底上合成单层石墨烯
F006 F007 F008
10:05-11:30 11:30-11:55 11:55-12:10
纳米剪纸构建光学超手征体与超
纳米光催化材料研究——面临的 机遇与挑战 分子基压电材料 二维材料的电子输运与器件物理 研究 基于傅里叶全息光栅制备涡旋光
15:45-16:00 茶歇 主持人：张志勇，北京大学 F013 16:00-16:25 张广宇, 中科院物理所 (邀请报告) 何林, 北京师范大学 (邀请报告) 王曾晖, 电子科技大学 (邀请报告) 朱马光，北京大学 郭潇，中国科学院物理 研究所 17:45-19:00 晚餐 Magic-angle twisted graphene bilayer 二维微纳谐振器件中的噪声过 程、非线性效应，及线性动态范 围 定向转移收缩法制备大面积高密 度平行碳纳米管阵列 单分子酞菁锰器件中近藤效应的 调控
10:15-10:35 茶歇 主持人：潘安练，湖南大学 F023 10:35-11:00 钟虓龑, 清华大 学 (邀请报告) 许建斌，香港中 F024 11:00-11:25 文大学 (邀请报 告) F025 F026 11:25-11:50 11:50-12:05 郝玉峰, 南京大 学(邀请报告) 张智宏，北京大 学
F028
14:25-14:50
高纯度半导体性碳纳米管的可控合成
15:30-15:50 茶歇 主持人：姜开利，清华大学 F031 F032 15:50-16:15 16:15-16:40 张金松，清华大 学 (邀请报告) 韩拯, 沈阳金属 所 (邀请报告) 方蔚瑞, 大连理 F033 16:40-17:05 工大学 (邀请报 告) F034 17:05-17:20 刘静遐，北京大 学 Towards plasmon assisted single chiral molecule detection 基于单层 MoS2 FET 的超高精度 DNA 传感器 薄层 MoS2 中可逆性和选择性的离子嵌 入以及原位物性研究
F 纳米和介观物理
分会召集人：彭练矛、隋曼龄、彭茹雯、张远波 分会联系人：方蔚瑞，潘路军 分会地点：西部校区综合教学楼二号楼 A501 2018 年 9 月 15 日
主持人：彭练矛，北京大学 8:30-8:40 分会开幕式 郭万林, 南京航空航天 F001 8:40-9:20 大学 (邀请报告，AIP Horizon Lectures) F002 F003 F004 9:20-9:45 9:45-10:10 10:10-10:25 张志勇，北京大学(邀 请报告) 闫鹏飞, 北京工业大学 (邀请报告) 韩一龙，香港科技大学 10:25-10:40 茶歇 主持人：彭茹雯，南京大学 F005 10:40-11:05 古英, 北京大学 (邀请 报告) 曾长淦, 中国科技大学 (邀请报告) 李家方, 中科院物理所 (邀请报告) 黄元，中国科学院物理 研究所 12:10-14:00 午餐&午休 主持人：隋曼龄，北京工业大学 邹志刚, 南京大学 (邀 F009 14:00-14:40 请报告，AIP Horizon Lectures) F010 F011 F012 14:40-15:05 15:05-15:30 15:30-15:45 游雨蒙, 东南大学 (邀 请报告) 缪峰, 南京大学(邀请 报告) 刘爱萍, 南京邮电大学
F-P023 F-P024 F-P025 F-P026 F-P027 F-P028 F-P029 F-P030
胡莎 黄奇 王超 张莹莹 洪浩 刘灿 朱天翔 李鹏飞 冯林雁
基于锗纳米二聚体的高 Q 全介质超材料 紫外臭氧和氧等离子体处理以改善碳纳米管薄膜晶体管的 接触 硅纳米管负极嵌锂时的各向异性膨胀与断裂及尺寸效应 带电离子在单壁、双壁和三壁碳纳米管内沟道过程的理论研 究 二维材料结构不依赖的层间电荷转移 单根碳纳米管光学极化率的测量 氧化镍修饰单壁碳纳米管巴基纸的制备及其在电化学葡萄 糖传感器中的应用 A counterexample of B-Au and B-BO isolobal analogy in B11Au and B12O clusters Boron-based binary Be6B102- cluster: three-layered aromatic sandwich, electronic transmutation, and dynamic structural fluxionality
F-P031 F-P032 F-P033 F-P034 F-P035 F-P036 F-P037 F-P038 F-P039 F-P040 F-P041 F-P042
马赫 吴军 佘淑娟 孙春心 常瑞恒 马亚庆 刘博海 张颖 戴彤宇 刘新军 陈曦
基于交流沉积法的竹节型锡镍纳米线的制备与研究 光掺杂量子点中的声子行为的研究 片状 Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3 压电微晶的合成与压电性能 研究 基于一维有机纳米线的热整流器 基于扫描热显微镜 SThM 的有机物单晶薄膜热导率测量 高性能石墨烯霍尔集成电路 非晶氧化铌阈值开关导电机制的研究 Thermodynamics of Spin-1/2 Kagom\'e Heisenberg Antiferromagnet: Algebraic Paramagnetic Liquid and Finite-Temperature Phase Diagram 基于二氧化钒与碳纳米管薄膜复合的光致微纳驱动器研究 Electronic properties of grains and grain boundaries in bilayer graphene grown by chemical vapor deposition 银纳米线
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Physical Mechanics above the Edges 狄拉克源场效应晶体管 从介观到原子尺度揭示锂电池层 状氧化物正极的演变 单层和两层胶体晶体表面的粗糙 化，预熔化和熔化
基于金属微纳结构的圆偏振量子 体系自发辐射增强与单向光子传 输 Electron bosonic graphene 颖材料 新型机械解理技术制备毫米量级 单层二维材料及特殊结构的加工 modes in
2
磁性材料原子尺度显微结构与自旋构 型 二维层状电子材料的研究： 结构与性质 及器件 高质量双层石墨烯的生长与器件 米级单晶石墨烯外延制备
12:00-14:00 午餐&午休 主持人：许健斌，香港中文大学 F027 14:00-14:25 马丁，北京大学 (邀请报告) 姜开利, 清华大 学(邀请报告) 潘路军, 大连理 F029 14:50-15:15 工大学 (邀请报 告) F030 15:15-15:30 杨英君，北京大 学 碳纳米管薄膜 CMOS 场效应晶体管及 其系统集成 碳纳米线圈的力、热、电特性及其应用 Au/α-MoC production reaction 与快速表征 catalyst for hydrogen from water gas shift
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题目
高性能碳纳米管薄膜晶体管的大面积高均一性制备 可生物集成的超低功耗碳纳米管集成电路 磁场增强电弧法制备多壁碳纳米管包覆的一维碳原子链 基于过渡金属氧化物薄膜的硅纳米线太阳能电池
F-P005 F-P006 F-P007 F-P00的制备及性能研究 Static and Dynamic Piezotronic Tuned MoS2 Field Effect Transistor 光学衬度方法判定铜晶面 电容性耦合侧联双量子点 基于三明治结构驻极体薄膜的微振动能量采集器研究