凝聚态物理专题分解

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1-绪论-凝聚态物理

高分子材料因其结构的特殊性具有比通常物质丰富多彩的存在状态：除有结晶态（不同的晶型）、粘流态外（高分子材料没有气态），还有玻璃态、高弹态、共聚、共混态（能否稳定存在？）、取向态、液晶态等。这些状态下的分子运动及相互转变规律均与小分子物质不同，因此高分子凝聚态物理有其独特的研究兴趣和研究方法。
高分子物理研究中的前沿领域

聚合物的表面、界面结构和性质研究材料力学性质（韧性、破坏等）的分子运动依据电子功能聚合物的分子原理生物高分子（例如多肽、多糖）的链结构和聚集态结构生物高分子聚集态结构和生命现象的关系以及难溶高分子分子量的表征研究
高分子物理的理论与计算研究领域
高分子体系是具有多尺度特性的材料的典型代表

在聚合物中，从最初的单分子链开始就决定了其多尺度行为和特殊性。因为单分子链由成千上万个原子组成，具有相当多的内部自由度以及特征长度、特征时间，呈现多尺度特性。
对于聚合物的多尺度特性，可以从如下角度理解：
（1）空间尺度，（如研究高分子材料的结构和性能
1.1 高分子凝聚态物理基本概念
所谓凝聚态，是指由大量原子或分子以某种
方式（结合力）聚集在一起，能够在自然界相对
稳定存在的物质形态。高分子凝聚态物理学即是以现代凝聚态物理学中的新概念、新理论、新实验方法与高分子材料和高分子科学的特点相结合，用以说明、理解高分子材料复杂的结构、形态、分子运动、各种特殊的聚集状态及其相态转变，以及这种结构、相态特点与大分子聚合物作为材料使用时所体现
采用新观点、新模型、新概念对实验现象进行理论归纳，在新概念、新理论指导下采用数学、计算机方法解决高分子科学实验中的实际问题，例如：（1）功能高分子的分子设计（2）高性能材料的分子设计（3）实验现象的模拟和理论解释

物理学中的凝聚态物理学基础知识

物理学中的凝聚态物理学基础知识凝聚态物理学是研究固体和液体的基础科学。

它涵盖了从单个原子到大规模晶体的各种结构和性质。

这门学科是探索物质在凝聚态下的性质和现象，以及对这些性质和现象的解释和应用。

下面本文将对凝聚态物理学的基础知识进行讨论。

1.电子能量带在凝聚态物理学中，电子是最基本的物理量之一，因为它们决定了材料的电学性质。

电子能量态可以分为两类，价带和导带。

在价带内，电子处于较低的能量级别。

当电子受到足够的能量刺激后，它们可以跳到更高的能量带，即导带。

该过程称为激发。

当电子在导带中运动时，它们可以携带电流，因此它们被称为自由电子。

2.铁磁性和顺磁性固体中的原子和分子可以表现出磁性。

当物质中的原子磁矩相互强烈耦合时，就会在整个材料中形成一个大磁矩。

这种现象被称为铁磁性。

一些物质在外磁场中也可能产生磁矩，但它们的磁矩是在外磁场中方向随机的。

这种现象被称为顺磁性。

顺磁性通常是由单个原子或离子引起的。

3.声子声子是固体中的基本元激发。

它们是表征固体中原子振动的量子，即固体中声波的激发。

声子模式主要涉及原子间的相对位置和相对速度变化。

在晶体中，声子会形成光学模和声学模。

在晶体中，声子在倒格子中的散射将导致光学和声学布里渊区的形成。

声子在凝聚态物理学中发挥着重要作用。

4.半导体半导体是固体材料中电导率介于金属和绝缘体之间的材料。

它们的导体特性可以通过控制掺杂来改变。

掺杂是通过在半导体中加入少量杂质使原子的电子数发生变化来实现的。

掺杂过程可以改变半导体的电子状态和能带结构。

半导体在现代电子学和微电子学中起着重要作用。

5.超导超导是指物质在特定条件下可以以零电阻发生电流传输的现象。

超导是一种量子现象，需要低温或高压的条件才能发生。

超导现象被广泛应用于磁共振成像、电力传输和计算等领域。

超导物理是凝聚态物理学研究的重要领域，也是物理学的一个研究热点。

结论凝聚态物理学是研究固体和液体物理学的基本科学。

它涵盖了种种结构和性质，从单个原子到巨大的晶体。

凝聚态物理专题 ppt课件

从此以后，X 射线学在理论和实验方法
上飞速发展，形成了一门内容极其丰富、
应用极其广泛的综合学科。
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1913年，布拉格父子给出利用X射线晶体分光仪测定晶格常数的布拉格公式。
1915年，诺贝尔物理学奖授予亨利. 布拉格和劳伦斯. 布拉格，以表彰他们用 X 射线对晶体结构的分析所作的贡献。
1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德发现超导体具有完全
抗磁性。
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1935年，F.伦敦和H.伦敦发表超导现象的宏观电动力学理论——伦敦方程。
1938年，卡皮查实验证实氦的超流动性。
1938年，F.伦敦提出了超流动性的统计理论。
1940年，朗道提出氦II超流性的量子理论。
1962年诺贝尔物理学奖授予朗道，以表彰他作出了凝聚态、特别是液氦的先驱性理论。
下面，以编年史的形式，介绍在凝聚态物理学发展中的一些大事件，从而跟踪凝聚态物理的发展进程。
1900年，特鲁特发表金属电子论。 1905年，郎之万发表顺磁性的经典理论。 1906年，爱因斯坦发表固体比热的量子理论。 1907年，外斯发表铁磁性的分子场理论，提出磁畴假设。1919年，巴克豪森发现了磁畴。
固体能带理论和对称破缺的相变理论是凝聚态物理学的两个基本理论。
其中，固体的能带理论导致了半导体物理的诞生，并进而推动了现代信息科学与技术的产生和发展。
目前，利用能带理论已经可以对晶体特性参量根据第
一性原理进行从头计算，计算结果的准确性非常令人满
意。而这样的理论计算，又可以作为进一步发展材料的
依据。
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在凝聚态物质中，原子、分子等粒子之间的距离与粒子本身线度具有大致相同的数量级。

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。

凝聚态物理第一章-绪论

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。
三、研究的进展
• 人们既想了解凝聚态物质的结构单元（即电子、核子、原子和分子）是如何大量（～ 1024/cm3）紧密地结合在一起而形成肉眼可看得见的世界（世界的很多部分是看不见的），又想知道这些系统所具有的性质。正因为凝聚态物理学是关于自由度数目巨大的系统的物理学，它向人们提出了许多方面的智力挑战。探索概念上，数学上及实验上切实可行的途径，以便找出这类系统的本质特征，需要高度的创造性，而严格处理这类系统则是不可能的！
4
超导体
• 特征： • （1）电阻为零。一个超导体环移去电源之后，还能保持原有的电流。 • （2）完全抗磁性。1933年，迈斯纳（德）等人在实验中发现的，只要超导材料的温度低于临界温度而进入超导态以后，该超导材料便把磁力线排斥体外，因此其体内的磁感应强度总是零。这种现象称为“迈斯纳效应”。
超导应用之一
超导磁悬浮列车示意图
二、凝聚态物理学科的重要性
• 1、它提供了材料力学、流体力学、热力学、电子学、光学、冶金学和固体化学的物理基础； • 2、它对高新技术作出了巨大贡献，是晶体管、微电子信息技术、激光通讯及各类能谱技术等发展的源头——（在该领域内，新现象和新状态不断被发现，新概念不断被建立）； • 3、它与材料科学、有机化学、信息科学、生命科学乃至工程科学之间的相互交叉日益增强，发挥了越来越重要的基础学科的作用。

对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨

对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨1. 引言1.1 高分子凝聚态的重要性高分子凝聚态是研究物质在凝聚态中的高分子结构、性质和行为的重要领域。

高分子凝聚态在材料科学、物理学和化学等多个领域具有广泛的应用和研究价值，对于开发新材料、改善材料性能、提高生产效率和节约资源具有重要意义。

高分子凝聚态的研究不仅可以揭示高分子材料在不同环境下的行为规律，还可以为优化制备工艺、改进性能和设计新材料提供科学依据。

通过深入理解高分子凝聚态的结构和性质，可以实现制备高性能材料、开发绿色环保材料以及探索新型功能材料的可能性。

对高分子凝聚态的研究具有重要的理论和实践意义，对提高科技创新能力和促进社会经济发展具有积极的推动作用。

1.2 研究的背景和意义高分子凝聚态是固体物理学和高分子化学领域的交叉研究领域，其研究对象是由长链高分子分子构成的凝聚相。

高分子凝聚态的研究具有重要的理论和实践意义，不仅对于深化对高分子结构与性质之间关系的理解，还有助于开发新材料、提高材料性能、解决环境污染等方面具有重要意义。

高分子在凝聚态中的行为受到晶体结构、分子间相互作用、链段运动等因素的影响，研究高分子凝聚态的行为有助于揭示高分子材料的性能和应用特性。

高分子凝聚态中的相变现象和动力学过程也是研究的重点之一，通过对高分子凝聚态中相变和动力学过程的研究，可以为材料工程、生物医学、环境科学等领域的应用提供理论基础和技术支持。

对高分子凝聚态的基本物理问题进行探讨，不仅可以深化对高分子材料的认识，还可以为材料设计与制备、性能优化、应用推广等方面提供重要指导。

未来，随着科学技术的发展和需求的不断变化，高分子凝聚态的研究将继续受到重视，并有望在新材料、能源储存、生物医学等领域发挥更大的作用。

2. 正文2.1 高分子结构与性质的关系探讨高分子结构与性质的关系是高分子凝聚态物理研究的核心问题之一。

高分子的性质受其分子结构的影响，而分子结构是由高分子链的排布、取向和相互作用所决定的。

凝聚态物理学科分类

凝聚态物理学科分类凝聚态物理学是物理学的一个重要分支，研究的是物质在凝聚态下的性质和行为。

凝聚态物理学广泛涉及固体和液体的性质，研究的对象包括原子、分子、晶体、非晶体等。

本文将从凝聚态物理学的几个主要方向进行分类介绍。

1. 固体物理学固体物理学是凝聚态物理学的核心领域之一，研究的是固体物质的性质和行为。

其中的一个重要方向是晶体学，研究晶体的结构和性质。

晶体是由周期性排列的原子、离子或分子组成的固体，具有特定的晶体结构和晶体面。

晶体学的研究对象包括晶体的对称性、晶体的晶格参数、晶体的缺陷等。

另一个重要方向是材料学，研究材料的结构与性能之间的关系，包括材料的导电性、磁性、光电性等。

2. 凝聚态物理学的电子学凝聚态物理学的电子学研究的是凝聚态物质中的电子性质。

其中的一个重要方向是固体电子学，研究的是固体中电子的输运性质、电子的能带结构、电子的激发态等。

固体电子学的研究对于理解和发展半导体器件、材料等具有重要的意义。

另一个重要方向是低温电子学，研究的是在低温下电子在凝聚态物质中的行为。

低温电子学的研究对于超导性、量子计算等领域具有重要的应用价值。

3. 凝聚态物理学的磁学凝聚态物理学的磁学研究的是凝聚态物质中的磁性性质。

其中的一个重要方向是固体磁学，研究的是固体中磁性的起源、磁性的相互作用等。

固体磁学的研究对于发展磁性材料、磁存储器件等具有重要的意义。

另一个重要方向是超导磁学，研究的是超导体中的磁性行为。

超导磁学的研究对于理解和发展高温超导材料、超导磁体等具有重要的应用价值。

4. 凝聚态物理学的光学凝聚态物理学的光学研究的是凝聚态物质中的光学性质。

其中的一个重要方向是固体光学，研究的是固体中光的传播、吸收、散射等过程。

固体光学的研究对于发展光学材料、光学器件等具有重要的意义。

另一个重要方向是非线性光学，研究的是凝聚态物质中的非线性光学效应。

非线性光学的研究对于发展光通信、光信息处理等领域具有重要的应用价值。

《凝聚态物理学基础知识讲座250页PPT

2, c
VI. c: 1nm,为金属中两个电子的平均距离
VII. 因为等离子波必须只有当其波长大于电子之间的距离才能存在。
V. 作图
VI. Bohm-Pines在1951-1953年提出：
∆ 电子气体中电子－电子之间的二体库仑相互作用会引起电子之间的长程关联运动
∆ 电子气体以电子密度集体振荡的方式来体现电子－电子之间二体库仑相互作用的长程效应。电子气体的等离子集体振荡能量量子——元激发（准粒子）称为：等离子激元(plasmon)，是玻色子。
5. 金属中,由相互作用电子气体的一种分别元激发——电子－空穴对。
I. 电子－空穴对算符，是分别激发算符，定义为：
ˆvv qk
aˆkvqvaˆkv
II. ˆ v v 的本征值方程： qk Hˆ,ˆqvkvqvkvˆqvkv
III. 采用固体的凝胶模型：
Hˆ Hˆ0 Hˆ
① 如果讨论的是自由电子系，其哈密顿量，
e 记r ri rj 2
uv uv
40 ri rj
r
vv
v Vqveiqgr，
q
式中Vv q
4 e2
q2
可见：电子系中电子－电子间的二体库仑
势的傅立叶展开中的长波部分 0qqc
已用于产生等离子激元，故库仑势傅立叶展开中只剩下短波成分了，即
vv
V短程
v r
4e2
vv
eiqgr
振荡频率：
2＝
0
4 e
m
2
0
③ 式中不能出现 h ，是经典频率
等离子体频率：
2＝
PL
4 e2
m
0
④ 元激发稳定。

高分子物理讲义-第二章聚合物的凝聚态结构分子运动和热转变-1

40
高分子合金的相容性
热力学相容性——分子水平的单相体系
△G= △H-T △S
△G＜0，相容。一般以△H ＜0确定。 PVC/NBR
大多数△H ＞0，不互容。
已实现工业化的均相高分子合金：
PVC/NBR(nitrile butadiene rubber )、PS/PPO（Modified Polyphenylene Oxide， MPPO）
结
构
18
2.3 液晶态结构
液晶（Liquid crystal，LC）一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上失去了固体物质的刚性，具有流动性，结构上仍保持有序结构，表现各向异性，成为固体-液体过渡状态。一、液晶的化学结构 R-ph-X-ph-R X = -CH=N-，-N=N-，-N=（O）-，-COOR = -COOR，-CN，-NO2，-NH2，-NHCONH2 液晶条件棒状分子——分子的长径比（长宽比，轴比）＞4 盘状分子——分子的轴比＜1/4
制备方法
PC/PET
36
互穿聚合物网络
由两种或多种互相贯穿的交联聚合物组成的共混物, 至少一种组分是在另一种组分存在下聚合或交联的。
(1)完全互穿聚合物网络（interpenetrating polymer network，IPN），两种聚合物均为交联网络；
(2)半互穿聚合物网络（semi-IPN），一种聚合物是交联网络，另一种聚合物是线型的； (3)乳液IPN，由两种线型弹性乳胶混合凝聚交联制成；
例如聚乳酸 (PLA)：
单轴取向
双轴取向
PLA 2002D
PLA 4032D
30
取向度
取向函数:
f=1/2（3cos2θ-1）（θ：取向角）

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。

大学本科高分子物理第二章《聚合物的凝聚态结构》课件

===90
Three perpendicular two-fold rotation axis
Monoclinic
a bc ==90; 90One two-fold rotation axis
Triclinic
a bc 90
None
a,b,c – unit vectorial distances
第二章聚合物的凝聚态结构
本章课时 6
1
固体
凝聚态为物质的物理状态
液体
气体
晶态液态
相态为物质的热力学状态
气态
高分子凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态
液体固体液晶态
取向结构
晶态非晶态
织态结构
2
高分子的凝聚态结构
决聚合物的基本决定性能特点定
材料的性能
控制成型加工条件
=bc;= ac;= ab
20
Structure of PE、PP crystal cell
左图：PE的晶体结构上图：PP的晶体结构
21
晶胞密度求解
c
MZ N AV
M是结构单元分子量；
Z为单位晶胞中单体(即链结构单元)的数目；
V为晶胞体积；
NA为阿佛加德罗常数
22
2.2.2聚合物的结晶形态（晶体的外形）
24
Maltese Cross in Isotactic Polystyrene
偏光显微镜照片
25
Maltese Cross的形成原因
26
Maltese Cross
27
电镜观察的球晶结构
Spherulite model and the Microscopy of PE spherulite 球晶模型及PE球晶的电镜照片

《凝聚态物理》第四章_能带理论-II

第四章能带论－2
一、模型的描述：波包
按量子力学，电子用波来描述。经典粒子性要求确定的轨道、动量。如何把电子的粒子性与波动性联系和统一起来呢？
量子——经典类比，用到“波包”的概念
▪ 波包：是分布在空间有限区域的波列，频率也有
一定的分布范围。粒子空间分布在 r 附近 △r 范围内，动量取值
NC
C
gC
e d C KBT
PV
g V
V
e d V KBT
C
V
T的缓变函数
E
CB
VB
f (E)
第四章能带论－2
4、半导体的统计理论
本征半导体：
nC pv
c
v
2
1 2
kBT
ln
Pv Pc
E
CB
C
V
VB
f (E)
4-2 恒定电场、磁场作用下
电子的运动
九、恒定磁场作用下电子的准经典运动
例：自由电子，B=(0,0,B)
kz
B
运动轨道为圆－回旋运动
回旋周期：
T d k d k d t
2 k 2 m
kx
evB eB
回旋频率：
c
eB m
k
ky
等能面
等于实空间的回旋频率
第四章能带论－2
二、自由电子回旋运动（实空间）
m dv dt ev B
vvxy
eB mvy eB mvx
能带电子？由于晶格的散射，电子不可能被无限制加速
第四章能带论－2
二、k－空间运动
▪ 电子的运动保持在同一个能带内，能量周期性变化，在 K－空间周期性运动。

高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件.ppt

子链伸展并沿流动方向平行排列。
Row nucleation
(4) 串晶 Shish-kebab structure
较低温度下，边结晶边搅拌
PE
i-PS
(5) 伸直链晶
聚合物在高压和高温下结晶时，可以得到厚度与其分子链长度相当的晶片
Extended chain crystal of PE Needle-like extended chain crystal of POM
球晶结构示意图
环带球晶
聚乙烯
偏光显微镜下球晶的生长
聚乙烯在125℃等温结晶
球晶的生长过程
控制球晶大小的方法
球晶的大小对性能有重要影响：球晶大透明性差、力学性能差，反之，球晶小透明性和力学性能好。
（1）控制形成速度：将熔体急速冷却，生成较小的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。（2）采用共聚的方法：破坏链的均一性和规整性，生成较小球晶。（3）外加成核剂：可获得小甚至微小的球晶。
《2》折叠链模型（50年代 A。Keller提出）
实验现象：电子显微镜观察到几十微米范围的PE单晶测得晶片厚度约为100A，且与分子量无关 X衍射还证明分子主链垂直晶片平面
提出模型：分子链规则地折叠形成厚100A的晶片晶片再堆砌形成片晶
可以解释：片晶、球晶的结晶形态不能解释：单晶表面密度比体密度低
nl = 2dhklsinq
n=1, 2, 3, …称为衍射级数
q为衍射角
多晶样品的衍射花样
样品
铝箔的X-射线和电子射线衍射花样
X-射线衍射花样
电子射线衍射花样晶体样品的 Nhomakorabea射曲线2.1.2 聚合物在晶体中的构象
等同周期(或称纤维周期)：高分子晶体中，在 c 轴方向化学结构和几何结构重复单元的距离。

凝聚态物理学中的相变动力学

凝聚态物理学中的相变动力学凝聚态物理学是研究固体和液体等凝聚态物质的性质和行为的学科。

在凝聚态物理学中，相变动力学是一个重要的研究领域。

相变动力学研究物质从一种相态向另一种相态转变的过程，探究相变的速率和实现条件。

今天，我们就来探究一下凝聚态物理学中的相变动力学的一些重要内容。

首先，我们来了解一下相变的概念。

相变是指物质在一定温度和压力下，由一种相态转变为另一种相态的过程。

常见的相变包括固体的熔化、液体的汽化、气体的凝结等。

在相变过程中，物质的结构和性质会发生明显的改变，因此相变动力学的研究对于理解和预测物质的行为具有重要意义。

在相变动力学的研究中，我们需要关注相变的速率和实现条件。

相变的速率取决于相变的难易程度以及外界条件。

一般来说，相变过程中会伴随着能量的转移和熵的变化。

因此，为了实现相变，我们需要在一定的温度和压力条件下提供足够的能量，使得物质的微观结构发生变化。

同时，物质的熵也会随着相变的发生而变化，这也是相变过程具有一定热力学吸放热的原因。

在实验室中，科学家们通过调节温度和压力来观察和控制相变的过程。

他们使用热力学和动力学的方法，研究相变的机理和规律。

通过实验和理论研究，相变动力学研究者们揭示了相变的一些基本规律，如相变点、相变温度等。

这些规律为我们理解物质的性质和控制相变过程提供了重要的参考。

除了实验研究，相变动力学的研究还经常使用计算模拟的方法。

通过计算机模拟，我们可以模拟和预测相变的过程，揭示一些实验观察不到的微观细节。

计算模拟在相变动力学的研究中扮演着重要的角色，为我们提供了更全面、更深入的理解。

在相变动力学的研究中，我们还面临着一些挑战和难题。

一个重要的问题是相变的动力学过程是否具有普适性。

相变动力学的研究中经常使用不同的模型和方法，但是否存在普适的规律仍然有待进一步研究。

另外，相变动力学的研究还要考虑温度和压力对相变的影响，以及相变与其他性质的相互关系等复杂问题。

相变动力学的研究对于我们理解和控制物质的行为具有重要意义。

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
既有发挥你想像的空间，又有拓展你实验能力的平台。
具有实际应用价值的实验和理论研究。 ❖ 近三年，在影响因子大于9的顶级刊物发表8篇论文。

凝聚态物理学PPT

凝聚态物理学的范围
➢ 2】凝聚现象
（1）实空间中的凝聚：
气体：没有明确的表面，密度最低液体：流动性弹性模量为0(宏观) 原子可离域 (微观) 固体：凝聚紧密形态，密度高，不易形变
从统计物理理解：空间存在分厢化，即出现自由表面并存在势垒，从而保持热平衡下两侧的密度差
（2）相空间中的凝聚：
超低温下Bose子的BEC 金属超导体中的库珀对
粒子系统体现波动性：相干波长Lc ~粒子间距a 相干波长de Broglie波长
另外，利用热平衡体系
区分的模糊边界：量子简并温度
凝聚态物理学的范围
➢ 1】理论方法—量子+经典粒子系统体现波动性：相干波长Lc ~粒子间距a 区分的模糊边界：量子简并温度
分析：m, a, T 常温下固体材料中的电子气体中的分子原子气体光束
K=0时Fermi子的液滴 3He原子液体的超流
凝聚态物理学的范围
➢ 3】有序化热力学平衡态：自由能U-TS或Gibbs能取极小内能与熵的博弈，有序与无序的调和稳定凝聚过程不同平衡态间的相变
对称破缺，新次序的建立有序化的体现：
位置序---粒子间位置存在关联
固体：长程序液体：短程序气体：无序量子状态下：电荷密度波，自旋密度波，Wigner晶体
凝聚态物理学的范围
空间尺度：1m– 0.1nm 时间跨度：1year– 1fs 能量范围：1000K– 1nK 粒子数量：1027– 1021 ，103– 101
凝聚态物理学的范围
➢ 1】理论方法—量子+经典
如何区分两者应用范围？通常研究对象：全同粒子构成的多体体系分界：当粒子的相干性或波动性不能忽视区分经典和量子